DE2328157C3

DE2328157C3 - Dieselbrennkraftmaschine mit im Kolben angeordnetem kugelähnlichen Brennraum

Info

Publication number: DE2328157C3
Application number: DE19732328157
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Ing DDR 9000 Karl-Marx-Stadt Kothe
Original assignee: VEB Motorenwerk Cunewalde, DDR 8704 Cunewalde
Priority date: 1972-06-28
Filing date: 1973-06-02
Publication date: 1978-01-12

Description

4"

Die Erfindung betrifft eine Dieselbrennkraftmaschine mit im Kolben angeordneten kugelähnlichen Brennraum mit Schnaupe und einer gegenüber dem Brennraum eingezogenen, jedoch keine wesentliche Drosselung verursachenden Brennraumöffnung. Dabei ist die in Richtung der Zylinderachse verlaufende Achse des Brennraumes gegenüber der Zylinderachse versetzt. Im Zylinder ist außermittig gegenüber Zylinder und Brennraum eine Kraftstoffeinspritzdüse angeordnet, so deren Einspritzstrahl in Richtung eines Lufteinlaßwirbels gerichtet ist. Der Brennraum ist so bemessen, daß praktisch die gesamte Ladung in ihm verdichtet wird.

Bekannt sind durch die DT-PS 9 77 154 schnellaufende luftverdichtende Brennkraftmaschinen mit kugelför- ss migen Brennraum im Kolben, bei denen der Kraftstoffstrahl so gerichtet ist, daß er durch seinen flachen Auftreffwinkel einen Kraftstoff-Film auf der Wand bildet, der durch dip einströmende Luft allmählich abgelöst, vermischt und dann verbrannt wird. Bei diesen ho Brennkraftmaschinen kann der kugelförmige Brennraum mittig angeordnet und dabei seine Öffnung nach außen, d. h. also exzentrisch zur Zylinderachse verlagert sein.

Gleichfalls ist eine exzentrische Verlagerung eines (>s Kugelbrennraumes mit zentrischer Öffnung aus der Zylinderachse bekannt.

Vorbekannt ist weiterhin durch die DT-AS 15 26 321 eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Wandauftragung, bei der die öffnung des Brennraumes zu einem Oval erweitert ist und seitlich eine tangierende Schnaupe aufweist, die wesentlich über die Kontur des maximalen Brennraumdurchmessers hinausläuft

Bei dieser Anordnung kann das Auslaßventil im geöffneten Zustand in der OT-Stellung des Kolbens in den Kolbenbrennraum hineinragen. Dies soll eine bessere Ausspülung des Brennraumes und eine Nachladung am Ende des Kompressionshubes, insbesondere bei hoher Last, ermöglichen.

Nachteilig wirkt sich die große Schnaupe aus. Sie bringt Störungen in der Luftbewegung und unkompakte Raumanteile am Brennraum.

Vorbekannt ist durch die GB-PS 1183 906 eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung, die einen Brennraum aufweist der sich aus einem zylindrischen Teil an der öffnung und einem entsprechender. Kugelboden zusammensetzt Zugleich ist ein stufenförmiger Absatz gegenüber der Kraftstoffeinspritzdüse im zylindrischen Teil des Brennraumes vorgesehen, mit dem eine Zündelektrode korrespondiert. Für eine derartige Brennkraftmaschinenart wird unter anderem vorgeschlagen, die Brennraumöffnung aus der Zylinderachse von der Einspritzdüse weg zu versetzen. Die Anordnung des Brennraumes ist so gestaltet, daß sich günstige Verhältnisse zwischen Strahfeufbereitung und Zündquelle ergeben.

Auch für andere Dieselgemischbildungsverfahren, siehe z. B. DT-AS 12 60 859 und DT-AS 11 57 844, ist es bekannt, den Brennraum außermittig der Zylinderachse anzuordnen.

Die vorbeschriebenen Brennraumausführungen und Gemischbildungsverfahren erbrachten insbesondere bei schnellaufenden Dieselbrennkraftmaschinen mit verhältnismäßig geringem Zylindervolumen hinsichtlich Belastbarkeit und Verbrauch (< 1000 cm³) keine optimalen Werte.

Zweck der Erfindung ist es, diesen Mangel zu beheben.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine mit einem von der Kugelform abgeleiteten Brennraum mit einer solchen Einspritz-Strahllage zu schaffen, daß eine höhere Belastbarkeit bei niedrigem Verbrauch auch bei geringem Zylindervolumen erzielbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Versetzung (der Brennraumachse gegenüber der Zylinderachse), auf die Zylinderachse bezogen, von der Schnaupe wegweist, daß die Achse der Brennraumöffnung gegenüber der Zylinderachse zur Schnaupe hin versetzt ist und daß dabei die Einspritzstrahlprojektion in Richtung der Zylinderachse mit einer tangentialen Einlaufkontur der Schnaupe an die Brennraumöffnungskontur einen sich von der Schnaupe aus öffnenden spitzen Winkel bildet.

Vorteilhaft beträgt die Versetzung der Längsachse des Brennraumes gegenüber der Zylinderachse 3 bis 7 % des maximalen Brennraumdurchmessers und die Versetzung der Achse der Brennraumöffnung gegenüber der Zylinderachse 1 bis 3 % des maximalen Brennraumdurchmessers.

Zweckmäßig tangiert die Schnaupe mit einem Tangenten winkel von 90 bis 120° einlaufend in die Brennraumöffnung, wobei zumindest die strahlseitige Einlaufkontur an der Brennraumöffnung tangiert.

Durch die angegebene Zuordnung von Einspritzstrahl und versetztem kugelförmigen Brennraum ergeben sich

motorische Verbesserungen. Es konnten bis zu 5 % niedrigere spezifische Kraftstoffverbräuche erzielt werden und bei gleicher Abgastrübung (gemessen nach Bosch) war die Belastbarkeit mit dem erfindungsgemäßen Brennraum um etwa 5 % höner wie bei den eingangs beschriebenen Verbremiungsverfahren mit Wandauftragung in Kugelbrennräumen.

An Hand einer Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden.

Es zeigt

Fig.! einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Brennraum mit projizierter Strahlspur,

Fig.2 eine Draufsicht auf einen Kolben mit dem erfindungsgemäßen Brennraum und mit projizierter Strahlspur.

In F i g. 1 ist ein Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Brennraum im Kolben dargestellt. In der Ebene 1 verläuft der Kolbenboden, wobei sich die Brennraumöffnung 3 des Brennraumes 2 in diesem befindet. Die Brennstoffeinspritzdüse 4 ist außermittig angeordnet, wobei in der Draufsicht auf den Brennraum der Strahl in Richtung eines Luftwirbels in einem spitzen Winkel β von der von der Schnaupe 31 ausgehenden Einlaufkontur 32 weg verläuft. Der kugelige Teil des Brennraumes 2 weist eine Längsachse 5 auf, die gegenüber der Zylinderachse 6 in einem Abstand a angeordnet ist. Die Achse 7 der Kolbenöffnung ist wiederum mit einem Abstand £>zur Zylinderachse 6 versehen.

Von der Zylinderachse 6 erstreckt sich der Abstand 6 in Richtung der Einspritzdüse 4 und Schnaupe 31, während sich der Abstand a hierzu entgegengesetzt von der Zylinderachse erstreckt.

Die Versetzung a beträgt 3 bis 7 % und die Versetzung b 1 bis 3 % des maximalen Brennraumdurchmessers. Die Schnaupe wird durch den Mittelpunkt der Düse 4 bestimmt und dabei weist die Aussparung einen Tangentenwinkel <x von 90 bis 120° auf. Einer dieser Winkelschenkel bildet die tangierende , Einäaufkontur 32, der andere Winkelschenkel braucht nicht zu tangieren, sondern kann mit einer Einlaufkante in die Brennraumöffnung münden.

Der Schnaupenmittelpunkt braucht nicht auf der verbindenden Geraden von Öffnungsmittelpunkt und ü, Brennraum-Mittelpunkt liegen, sondern kann vorzugsweise in Richtung des Luftwirbels versetzt sein. Die Schnaupeneinlaufkontur, betrachtet im Längsschnitt durch den Brennraum, sollte an dem Kugelbrennraum tangieren.

ι.. Bei einem ausgeführten Motor mit 85 mm Zylinderdurchmesser ergab sich für die Versetzung a ein Wert von 2,5 mm für die Versetzung b ein Wert von 1 mm, dabei war der maximale Brennraumdurchmesser 1,1 bis 1,2 mal größer als der Öffnungsdurchmesser.
i; Die erfindungsgemäße Anordnung verringert nachteilige Schnaupeneinflüsse auf den Gemischbildungs-Vorgang durch geringe Auswirkung auf den Drall und andererseits wird durch die exzentrische Anordnung des Brennraum-Mittelpunktes eine verbesserte Kraftstoffes verteilung und damit eine bessere Mischung von Kraftstoff mit Luft erzielt.

Der sich durch die Anordnung ergebende Brennraum ist auch wenig anfällig gegen Rißbildungen am Öffnungsrand durch die sich über etwa Vs des i<> Brennraum-Öffnungsumfanges ergebenden vorteilhaften Querschnittsübergänge.

Mit 41 ist die projizierte Strahlspur bzw. die Strahlspur und mit ω die Drehrichtung der Luftladung bezeichnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dieselbrennkraftmaschine mit im Kolben angeordnetem kugelähnlichen Brennraum mit Schnaupe und einer gegenüber dem Brennraum eingezogenen, jedoch keine wesentliche Drosselung verursachenden Brennraumöffnung sowie einer im Zylinder außermittig gegenüber Zylinder und Brennraum angeordneten Kraftstoff-Einspritzdüse, deren Einspritzstrahl in Richtung eines Lufteinlaßwirbels gerichtet ist, wobei die in Richtung der Zylinderachse verlaufende Achse des Brennraums gegenüber der Zylinderachse versetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Versetzung (a), auf die Zylinderachse (6) bezogen, von der Schnaupe (31) wegweist, daß die Achse (7) der Brennraumöffnung (3) gegenüber der Zylinderachse (6) zur Schnaupe (31) hin versetzt ist und daß die Einspritzstrahlprojektion (41, Fig.2) in Richtung der Zylinderachse (6) mit einer tagentialen Einlaufkontur (32) der Schnaupe (31) an die Brennraumöffnungskontur einen sich von der Schnaupe (31) aus öffnenden spitzen Winkel f/ty bildet

2. Dieselbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versetzung (a) der Längsachse (5) des Brennraumes (2) gegenüber der Zylinderachse (6) 3 bis 7 % des maximalen Brennraumdurchmessers und die Versetzung (b)der Achse (7) der Brennraumöffnung (3) gegenüber der Zylinderachse (6) 1 bis 3 % des maximalen Brennraumdurchmessers beträgt

3. Dieselbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnaupe (31) mit einem Tangentenwinkel (α) von 90 bis 120° einlaufend in die Brennraumöffnung ausgeführt ist, wobei zumindest die strahlseitige Einlaufkontur (32) an der Brennraumöffnung tangiert.

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