DE2649850C2 - Einspritzbrennkraftmaschine mit einem im wesentlichen im Kolben angeordneten Brennraum - Google Patents
Einspritzbrennkraftmaschine mit einem im wesentlichen im Kolben angeordneten BrennraumInfo
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/04—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being subdivided into two or more chambers
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- F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einspritzbrennkraftmaschine mit einem im wesentlichen im Kolben angeordneten
Brennraum, der zusammen mit dem Aufnahme raum für die Einspritzdüse den Hauptbrennraum bildet,
und mit einem nach Art einer Vorkammer im Zylinderkopf angeordneten Hilfsbrennraum, der im
Verhältnis zum Hauptbrennraum wesentlich kleiner ist und mit dem Hauptbrennraum durch einen Überströmkanal
in Verbindung steht, wobei durch getrennte Auslaßöffnungen der Einspritzdüse, von denen eine in
den Überströmkanal gerichtet ist, den beiden Brennräumen Kraftstoff zugeteilt wird, und die in den
Überströmkanal gerichtete Auslaßöfinung der Einspritzdüse zumindest annähernd mit dem Überströmkanal
koaxial ist.
Eine derartige Brennkraftmaschine ist bekannt (DE-PS 7 43 100). Sie umfaßt eine Einspritzdüse, die in
den Haupt- und Hilfsbrennraum Kraftstoffmeiigen einspritzt, die den in diesem Räumen vorhandenen
Luftmengen am Ende des Verdichtungshubes proportional ist. Im Nebenbrennraum zündet das verwirbelte
Gemisch und leitet die Verbrennung in den Hauptbrennraum. Die Schadstoffemission betreffende Gesichtspunkte
sind dieser Schrift nicht zu entnehmen.
Eine weitere bekannte Brennkraftmaschine (DE-PS m>
6 74 748) weist eine Einspritzdüse auf, deren Auslaßöffnungen teils in Richtung auf den Hilfsbrennraum, teils in
Richtung auf den Hauptbrennraum gerichtet sind. Diese Einspritzdüse ragt in den Überströmkanal hinein, ihre
Formgebung soll zu einer verbesserten Verwirbelung (>5 des Gemisches führen. Auch diese Schrift enthält keine
Hinweise auf Schadstoffemissionen. Bei einer weiteren bekannten Brennkraftmaschine (DE-PS 5 89 262) ist
zum Zwecke einer besseren und schnelleren Zerstäubung des Brennstoffs die in den Haupt- und den
Hilfsbrennraum einspritzende Düse derart im Überströmkanal angeordnet, daß ihr Kopf diesen bei ihren
Auslaßöffnungen verengt. Ein Zusammenhang mit Fragen bezüglich der Schadstoffemission ist nicht
erwähnt.
Es ist ferner eine Einspritzdüse bekannt (CH-PS 3 72 501), bei der eine der Auslaßöffnungen in
Achsrichtung der Einspritzdüse zurückversetzt ist. Diese im Verhältnis zu den übrigen Auslaßöffnungen
einen kleinen Querschnitt aufweisende Auslaßöffnung dient zur Starterleichterung, wobei eine spezielle Form
der Düsennadel der Einspritzdüse zu einer unterschiedliche Aufteilung des Brennstoffs auf die Start-Auslaßöffnung
und die übrigen Auslaßöffnungen führt, je nachdem, ob der Start- oder der Normalbetriebszustand
der Brennkraftmaschine vorliegt. In dieser Schrift werden, wie in den anderen bisher genannten, Probleme
der Schadstoffemission nicht aufgeworfen.
Der Gehalt der Abgase von Einspritzbrennkraftmaschinen
der gattungsgemäßen Art an schweren Kohlenwasserstoffen, also CH-Verbindungen, hängt
u. a. von der Brennstoffmenge ab, welche im Sackloch und in den Ausiaßöffnungen der Einspritzdüse zurückbleibt
und während des Expansionshubes austritt. Diese Brennstoffmenge und damit der CH-GeMt der Abgase
lassen sich zwar durch Verkleinerung des Sacklochvoiumens
oder durch eine Ausführung der Einspritzdüse ohne Sackloch vermindern, doch bleibt in Anbetracht
des in den Auslaßöffnungen vorhandenen Brennstoffes weiterhin ein Rest an CH-Anteilen im Abgas.
Die Erfindung zielt darauf ab, Maßnahmen zu treffen. durch die der Gehalt an Kohlenwasserstoffen in den
Abgasen einer Einspritzbrennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art bis auf ein Minimum reduziert
werden kann.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die in dem Überströmkanal des Hilfsbrennraumes gerichtete Auslaßöffnung
der Einspritzdüse gegenüber den in den Hauptbrennraum mündenden Ausiaßöffnungen der
Einspritzdüse in Achsrichtung der Einspritzdüse zurückversctr.t
ist und daß die Verbindung zwischen den in den Hauptbrennraum gerichteten Auslaßöffnungen und der
in den Überströmkanal gerichteten Auslaßöffnung auch im Schließzustand der Düsennadel geöffnet und der
Überströmkanal so angeordnet ist, daß das aus diesem austretende Verbrennungsgas durch die in diesen
gerichtete Auslaßöffnung in die Sackbohrung der Einspritzdüse einbläst.
Durch diese Ausbildung wird unter Beibehaltung der günstigen Eigenschaften eines auf direkter Einspritzung
in den Kolbenbrennraum basierenden Verbrennungssystems gegenüber Brennkraftmaschinen konventioneller
Bauart eine erhebliche Verminderung des CH-Gehaltes in den Abgasen erreicht, dies wird ermöglicht dadurch,
daß der Luftinhalt des Hilfsbrennraumes im Zuge der Verbrennung des Brennstoff-Luftgemisches teilweise in
die in den Überströmkanal des Hilfsbrennraumes gerichtete Auslaßöffnung bläst und eine Durchspülung
der Düse bewirkt, da auch im Schließzustand der Düsennadel die Verbindung zwischen den Auslaßöffnungen
geöffnet ist. Durch den Eintritt dieses Gemischteiles in die Sackbohrung der Einspritzdüse
werden die Brennstoffreste, die sich nach der Einspritzung in der Sacklochbohrung befinden, aus dieser unter
Zerstäubung in den Hauptbrennraum ausgeblasen und dort zur Verbrennung gebracht. Dies ergibt eine
Verminderung des Gehaltes an unverbrannten Kohlenwasserstoffen in den Abgasen in einem Ausmaß,
welches mit den bisher angewendeten Verbrennungsverfahren nicht annähernd erreichbar war.
Die Erfindung wird anhand eines -n den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 einen teilweisen Axialschnitt von Zylinder und
Zylinderkopf einer Einspritzbrennkraftmaschine,
Fig.2 eine vergrößerte Darstellung eines Teiles der
Einspritzdüse der Brennkraftmaschine nach F i g. 1.
Bei der dargestellten Brennkraftmaschine sind die Zylinderlaufbüchse mit 1, der darin gleitbare Kolben mit
2 und der Zylinderkopf mit 3 bezeichnet. Im Kolben 2 ist jeweils ein Kolbenbrennraum 4 ausgespart, in den der
Brennstoff über in den Kolbenbrennraum 4 gerichtete Auslaßöffnungen 5 der im Zylinderkopf 3 schräg
hängenden Einspritzdüse 6 eingespritzt wird. Es sind beispielsweise vier Auslaßöffnungen 5 vorhanden, deren
Umfangsverteilung und Austrittsrichtui.g in bekannter
Weise auf die Lage und die Gestali des Kolbenbrennraumes 4 abgestimmt sind.
An den nicht dargestellten Einlaßkanälen des Motors können drall- und bzw. oder turbulenzerzeugende
Mittel vorgesehen sein, um die angesaugte Verbren- 2> nungsluft in Rotation bezüglich der Zylinderachse zu
versetzen und ihr gegebenenfalls eine den Verbrennungsablauf fördernde, zusätzliche Turbulenz zu erteilen.
Im Zylinderkopf 3 ist ein nach Art einer Vorkammer ausgebildeter Hilfsbrennraum 7 vorgesehen, der mit
dem vom Kolbenbrennraum 4 und der darüberliegenden Aussparung 8 des Zylinderkopfes 3 gebildeten
Hauptbrennraum des betreffenden Zylinders durch einen Überströmkansl 9 verounden ist. Das Volumen
des Hilfsbrennraumes 7 entspricht etwa dem einer relativ klein gehaltenen Vorkammer eines konventionellen
Vorkammer-Dieselmotors.
Die Einspritzdüse weist 6 außer den beroiierwähnten
Auslaßöffnungen 5 noch eine zusätzliche, von ihrer Sackbohrung ausgehenden Auslaßöffnung f J
auf, welche gegenüber den Auslißöffnungen 5 in Achsrichtung der Düse zurückversetzt und gegen den
Überströmkanal 9 gerichtet ist. wobei ihre Achse mit der Achse des Überströmkanals 9 fluchtet.
Durch diese zusätzliche Auslaßöffnung 11 wird zugleich mit der Einspritzung des Brennstoffes in den
Hauptbrennraum ein Brennstoffstrahl durch den Überströmkanal in den Hilfsbrennraum 7 eingespritzt, wo
bich dieser Brennstoffstrahl entzündet, worauf die Abgabse durch den Überströmkanal 9 in entgegengesetzter
Richtung in den Hauptbrennraum ausgeblasen werden, wobei ein Teil der Abgase durch das zusätzliche
Düsenloch 11 in die Sackbohrung 10 der Einspritzdüse 6
eintritt und die in den Bohrungen der Einspritzdüse noch vorhandenen Kraftstoffreste in den Hauptbrennraum
ausbläst. Durch die in Fig. 2 dargestellte Ausbildung der Einspritzdüse, bei der auch im
Schließzustand der Düsennadel (12) die Verbindung zwischen den Auslaßöffnungen 5 und 11 offengehalten
ist, ist sichergestellt, daß die schweren Kohlenwasserstoff-Verbindungen
im Hauptbrennraum zum allergrößten Teil verbrannt werden. Damit tritt nicht nur eine
wesentliche Verringerung der eigentlichen Schadstoffe, sondern auch der sich aus Kohlenwasserstoffen
bildenden Geruchsstoffe in den Abgasen ein.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Einspritzbrennkraftmaschine mit einem im wesentlichen im Kolben angeordneten Brennraum, der zusammen mit dem Aufnahmeraum für die Einspritzdüse den Hauptbrennraum bildet, und mit einem nach Art einer Vorkammer im Zylinderkopf angeordneten Hilfsbrennraum, der im Verhältnis zum Hauptbrennraum wesentlich kleiner ist und mit dem Hauptbrennraum durch einen Überströmkanal in Verbindung steht, wobei durch getrennte Auslaßöffnungen der Einspritzdüse, von denen eine in den Überströmkanal gerichtet ist, den beiden Brennräumen Kraftstoff zugeteilt wird, und die in den Überströmkanal gerichtete Auslaßöffnung der Einspritzdüse zumindest annähernd mit dem Überströmkanal koaxial ist, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Überströmkanal (9) des ■Hilfsbrennraumes (7) gerichtete Auslaßöffnung (11) der Einspritzdüse (6) gegenüber den in den Hauptbrennraum (4) mündenden AuslaBöffnungen (5) der Einspritzdüse in Achsrichtung der Einspritzdüse zurückversetzt ist und daß die Verbindung zwischen den in den Hauptbrennraum (4) gerichteten Auslaßöffnungen (5) und der in den Überstromkanal (9) gerichteten Auslaßöffnung (11) auch im Schließzustand der Düsennadel (12) geöffnet und der Überströmkanal (9) so angeordnet ist, daß das aus diesem austretende Verbrennungsgas durch die in diesen gerichtete Auslaßöffnung (11) in die Sackbohrung (10) der Einspritzdüse (6) einbläst.
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