DE2424514A1

DE2424514A1 - Viertakt-hubkolben-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2424514A1
Application number: DE2424514A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Binder; Hermann Dipl Ing Hiereth
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1974-05-20
Filing date: 1974-05-20
Publication date: 1975-12-04
Also published as: JPS511816A

Description

Die Erfindung betrifft eine Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine mit Fremdzündung, Anordnung der Zündkerze etwa mittig über dem im wesentlichen durch eine Kolbenmulde gebildeten, nicht unterteilten Brennraum und unmittelbarer Einspritzung zumindest eines Teiles des Brennstoffes in den kerzennahen Bereich mittels einer Einspritzdüse, bei der neben Ladungsschichtung im Bereich der Zündkerze die Bildung eines homogenen Brenngemisches vorgesehen ist«

Bei einer bekannten derartigen Hubkolben-Breilnkraftma— schine, die mit einem starken Luftdrall arbeitet, wird zur Einleitung der Zündung in Kerzennähe Ladung geschichtet und die übrige Ladung in herkömmlicher Weise als homogenes Gemisch im Saugrohr gebildet. Dies be-

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dingt zunächst in konstruktiver Hinsicht zwei Kraftstoffanlagen und ist daher verhältnismäßig aufwendig. Daneben lassen sich bei einer derartigen Arbeitsweise im Vollastbetrieb örtliche Überfettungen praktisch nicht vermeiden, da im Zündkerzenbereich der homogenen Ladung das überfettete Zündgemisch überlagert wird, was zu unerwünschter Rußbildung und auch zu erhöhter CO-BiIdung'führt.

Durch die Erfindung soll deshalb eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art dahingehend weitergebildet werden, daß mit einer herkömmlichen Kraftstoffanlage gearbeitet werden kann und daß trotz hoher Leistungskonzentration eine gute Abgasqualität erreicht wird.

Gemäß der Erfindung ist dies dadurch erreichbar, daß bei zumindest im wesentlichen drallfreier Lufteinströmung der gesamte Kraftstoff ausschließlich über die kerzennah' angeordnete Einspritzdüse in Richtung auf die Zündkerze eingespritzt wird, wobei zumindest im oberen Lastbereich zur Bildung eines homogenen Gemisches ausschließlich in den Saugtakt und zumindest in unteren Teillast und/oder Leerlaufbereich zur Bildung einer Ladungsschichtung zumindest im wesentlichen kurz vor dem oberen Totpunkt (Zünd-OT) eingespritzt wird. Durch die benachbarte Anordnung von Zündkerze und Einspritzdüse etwa mittig über dem Brennraum wird, soweit in den Kompressionstakt eingespritzt wird, ein Verwehen des im Bereich der Zündkerze geschichteten Gemisches vermieden und dadurch auch bei insgesamt magerem Kraftstoff-Luftverhältnis eine gute Zündung und Durchbrennung erzielt. Dadurch lassen sich dieaejtöhnliche Teillastverbräuche erreichen. Durch die Verlagerung der Einspritzung in den Ansaugtakt läßt sich andererseits im Vollast-

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bereich, wo ein annähernd stöchiometrisches Kraftetoff-Luf!verhältnis angestrebt wird, eine Homogenisierung des Gemisches erreichen, die Voraussetzung für die Vermeidung örtlicher Überfettungen und der entsprechenden Nachteile auf die Abgasqualität ist.

Dei mit starkem Luftdrall arbeitenden Viertakt-Hubkolben-Brennkraftniaschinen ist es an sich bekannt, daß mit zunehmender Verschiebung der Einspritzung gegen oder in den Ansaugtakt ein Übergang von geschichteter zu homogener Ladung stattfindet. Eine praktische Anwendung dieser Erkenntnis auf derartige Brennkraftmaschinen ist aber kaum möglich, da der bei diesen Maschinen benutzte hohe Drall der Ansaugluft keineswegs über Ansaugtakt und Kompressionstakt konstant ist,sondern starken Veränderungen unterworfen ist, so daß eine Verlagerung des Einspritzzeitpunktes in Verbindung mit der Veränderung des Dralles zu ganz unterschiedlichen Ergebnissen in der Gemischbildung führt und deshalb eine gezielte,spezielle Ausbildung des Brenngemisches für verschiedene Lastbereiche, sei es im IIinb3.ick auf eine Homogenisierung oder eine Ladungsschichtung nicht mehr zu erreichen ist. Insbesondere wirkt sich dies aber auch dahingehend aus, daß der sich an der Wand niederschlagende Anteil des Kraftstoffes verhältnismäßig hoch ist, was den Auabrenngrad verschlechtert und auch zu einem erhöhten CH-Anteil in den Abgasen führen kann.

In Ausgestaltung der Erfindung erweist es sich als zweckmäßig, wenn ausgehend vom unteren Teillast und/oder Leerlaufbereich, in dem zumindest im wesentlichen nur kurz vor dem oberen Totpunkt (Zünd-OT) eingespritzt wird, in einem

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Übergangsbereich im Hinblick auf einen insgesamt mageren Betrieb ein Teil des Kraftstoffes im Saugtakt und ein Teil kurz vor dem oberen Totpunkt (Zünd-OT) eingespritzt wird. Mit zunehmender Belastung wird dabei bevorzugt der kurz vor dem Zünd-OT eingespritzte Brennstoffanteil unter Verschiebung des Spritzbeginnes gegen den Totpunkt kleiner. In entsprechender Weise wird bevorzugt mit zunehmender Belastung der in den Saugtakt eingespritzte Kraftstoffanteil durch Verschiebung des Spritzendes weiter in den Saugtakt größer.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles in ihren konstruktiven Details näher beschrieben, wobei

Fig. 1 bei oberer Totpunktlage des Kolbens einen

Schnitt durch den oberen Teil des Kolbens und den Zylinderkopf, und

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Brennraummulde

des Kolbens mit Markierung der Lage von Zündkerze und Düse zeigt.

In den Figuren ist mit 1 der Zylinderkopf einer Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine bezeichnet, von dem ein Ausschnitt dargestellt ist, der die Lage des Brennraum«.8 2 des Kolbens 3, der Zündkerze 4 und der Einspritzdüse 5 gegenüber der Mittelachse 6 des Zylinders zeigt· Die Mittelachse 6 des Zylinders ist dabei gegenüber der Mittelachse 7 des im wesentlichen durch eine Kolbenmulde 8 gebildeten

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Brennraumea 2 seitlich etwas versetzt. Nahezu auf der Mittelachse der Kolbenmulde 8 mündet die Zündkerze in den Brennraum 2 ein, gegenüber der der Kopf 9 der Einspritzdüse 5 nach der von der Mittelachse 6 des Zylinders abgewandten Seite versetzt angeordnet ist· Der Kopf 9 der Ein· spritzdüse 5 liegt dabei zumindest nahezu auf einer Querachse Io der Kolbenmulde 8, die die Mittelachsen 6 und 7 von Zylinder und Kolbenmulde 8 schneidet.

Die im Düsenkopf 9 vergesehenen, nicht weiter dargestellten Abspritzbohrungen sind derart angeordnet, daß die Spritzstrahlen im wesentlichen in einer die Querachse Io enthaltenden Vertikalebene verlaufen, und zwar gegen die vom Kopf 9 der Einspritzdüse 5 abliegenden Wandteile der Kolbenmulde. Hierbei sind die Düsenstrahlen bevorzugt in Höhenrichtung gefächert, so daß ein gewisser Anteil des Kraftstoffes in unmittelbarer Nähe der Zündkerze angelagert wird.

In Verbindung damit, daß gemäß der Erfindung zumindest im Leerlauf- und unteren Teillastbereich vor dem oberen Totpunkt (Zünd-OT) eingespritzt wird und daß weiter im oberen Lastbereich, zumindest bei Vollast in den Saugtakt eingespritzt wird, und zwar erfindungsgemäß bevorzugt zu Beginn des Saugtaktes, hat die dargestellte Anordnung zur Folge, daß der Kraftstoff beim Einspritzen zunächst im wesentlichen innerhalb der Kolbenmulde verbleibt und somit nicht an die hier nicht dargestellten Zylinderwände gelangt. Daß bei dieser Anordnung trotz im wesentlichen drallfreien Ansaugens der Luft eine ausreichende Luftbewegung entsteht, liegt u.a. an dem Quetsch-'

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spalt, der sich zwischen der Oberfläche 11 des Kolbens 3 und der Unterseite 12 des Zylinderkopfes 1 bildet.

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Claims

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Ansprüche

ΓΙ.) Viertakt-Hubkolben-Brennkraftraaechine mit Fremdzündung, Anordnung der Zündkerze etwa mittig über dem im wesentlichen durch eine Kolbenmulde gebildeten, nicht unterteilten Brennraum und unmittelbarer Einspritzung zumindest eines Teiles des Kraftstoffes in den kerzennahen Bereich mittels einer Einspritzdüse, bei der neben Ladungsschichtung im Bereich der Zündkerze die Bildung eines homogenen Brenngemisches vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei zumindest im wesentlichen drallfreier Lufteinströmung der gesamte Kraftstoff ausschließlich über die kerzennah angeordnete Einspritzdüse (5) in Richtung auf die Zündkerze (4) eingespritzt wird, wobei zumindest im oberen Lastbereich zur Bildung eines homogenen Gemisches ausschließlich in den Saugtakt und zumindest im unteren Teillast- und/oder Leerlaufbereich zur Bildung einer Ladungsschichtung zumindest im wesentlichen kurz vor dem oberen Totpunkt (Zünd-OT) eingespritzt wird.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ausgehend vom unteren Teillast- und/oder Leerlaufbereich, in dem zumindest ein wesentlicher Teil des Kraftstoffes kurz vor dem oberen Totpunkt (Zünd-OT) eingespritzt wird, in einem Übergangs· bereich im Hinblick auf einen insgesamt mageren Betrieb Teile der Gesamtkraftstoffmenge im Saugtakt und kurz vor dem oberen Totpunkt (Zünd-OT) eingespritzt werden.

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2» Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet , daß mit zunehmender Belastung der kurz vor dem oberen Totpunkt (Zünd-OT) eingespritzte Kraftstoff unter Verschiebung des Spritzbey'nnes gegen den oberen Totpunkt kleiner wird.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit zunehmender Belastung der in den Saugtakt eingespritzte
Kraftstoffanteil unter Verschiebung des Spritzendes
veiter in den Saugtakt größer wird.

5. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß der in den Saugtakt eingespritzte Kraftstoffanteil zu Beginn des Saugtaktes eingespritzt wird.

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