DE3115933C2

DE3115933C2 - Selbstzündende Brennkraftmaschine mit einer rotationssymmetrischen Kolbenmulde

Info

Publication number: DE3115933C2
Application number: DE3115933A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 7000 Stuttgart Wagner; Gerhard Dipl.-Ing. 7560 Gaggenau Wolters
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1981-04-22
Filing date: 1981-04-22
Publication date: 1986-10-23
Also published as: DE3115933A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine selbstzündende Brennkraftmaschine mit einer rotationssymmetrischen Kolbenmulde (3), die eine konische Seitenwandung (5) aufweist, und bei der die Eintrittsöffnung (10) kleiner als der größte Durchmesser der Kolbenmulde (3) ist. Ferner ist eine wandbenetzend in die Kolbenmulde (3) einspritzende, exzentrisch angeordnete Einspritzdüse (13) vorgesehen, deren Kraftstoffstrahlen (14, 15, 16) etwa in einer Ebene mittig auf die Seitenwandung (5) auftreffen. Um eine Benetzung des Bodens (6) mit noch flüssigem Kraftstoff zu vermeiden, ist ein Ringwulst (7) mit einer scharfen Ringwulstkante (11) vorgesehen. Des weiteren ist am Hals (4) der Eintrittsöffnung (10) ein Bund (20) angeordnet, der einen unstetigen Übergang zur Eintrittsöffnung (10) bildet und in diesem Bereich eine Wirbelbildung (22) hervorruft, die dem zur Eintrittsöffnung (10) aufsteigenden, wandbenetzenden Kraftstoff entgegenwirkt.

Description

F i g. 3 einen Ausschnitt der Kolbenmulde im größe-

Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstzündende ren Maßstab dargestellt.
Brennkraftmaschine mit einer rotationssymmetrischen Der dargestellte Kolben 1 in F i g. 1 und 2 weist in

$ 3

<i seinem Kolbenboden 2 eine rotationssymmetrische

:i Kolbenmulde 3 auf. Die Eintrittsöffnung 10 der Kolben-

ή mulde 3 besteht aus einem zylindrischen Hals 4, an dem

i₄ sich ein radialer, umlaufender Bund 20 anschließt, wel-

t~ eher kantig oder mit einem kleinen Radius in die sich s

'i-_ anschließende konische Seitenwandung 5 übergeht und

r?i wobei ferner zwischen der Seitenwandung 5 und dem

■;■■';■ Boden 6 ein umlaufender, im Querschnitt spitz vorsprin-

■ ■·; gender RingwuLst 7 vorgesehen ist

j: Der Ringv/ulst 7 wird durch zwei etwa rechtwinklig

% aufeinander zulaufende Wulstflanken 8, 9 gebildet Die

|5 der Eintrittsöffnung 10 zugekehrt liegende Ringwulst-

H flanke 9 liegt im Querschnitt etwa parallel zum Kolben-

>4 boden 2 und geht mit einem Radius 9' von etwa

U 2—5 mm in die Seitenwandung 5 über. Die umlaufende

\\ Ringwulstkante 11 des Ringwulstes 7 verläuft hierbei in

K einer Ebene parallel zum Boden 6 der Kolbenmulde 3.

;| Der axiale Abstand 12 der Ebene der Ringwulstflanke 9

P vom Boden 6 beträgt etwa 12—33% der Gesamttiefe 18

^v der Kolbenmulde 3. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen,

0 wenn der Durchmesser der Ringwulstkante 11 etwa |! dem 0,9—l.lfachen Durchmesser der Eintrittsöffnung H 10 angepaßt wird, wobei der Durchmesser der Eintritts-K öffnung etwa 038—0,4 des Kolbendurchmessers 19 ist.

Lj Der Boden 6 der Kolbenmulde 3 kann mit einem Ra-

1 dius von etwa 20—35% der Gesamttiefe 18 in die Ringle. wulstflanke 8 übergehen.

i Der Kolbenboden 3 ist eine Einspritzdüse 13 zuge-I ordnet, deren Einspritzstrahlen 14,15,16 auf die Seiten-■'· wandung 5 gerichtet ist bzw. sind und etwa axial in dor % Mitte zwischen der Ringwulstkante 11 und dem Kolbeni boden 2 auftreffen. Die Einspritzdüse 13 kann in an sich § bekannter Weise exzentrisch zur Kolbenmulde 3, Jeff doch noch innerhalb deren Eintrittsöffnung 10 angeordv net sein. ■i Die auf der Seiten wandung 5 aufprallenden Einspritz^s■:' strahlen 14,15,16 werden jeweils in zwei Komponenten :;;,i 14a, 14Z» usw. zerlegt (F i g. 3), wovon die größere Kom- * ponente 14a nach unten zum Boden 6 und die kleinere Komponente 14ö nach oben zur Eintrittsöffnung 10 ge-

I richtet ist. Wandbenetzender, unerwünscht nach oben i kriechender Kraftstoff wird von der nach oben gerichte-

■ ten Strömung 21 in der Aufwärtsbewegung unterstützt

;'i- und staut sich am Bund 20. Er wird durch den am ver-

fii engten, unstetigen Übergang zum Hals 4 der Eintritts-

II öffnung 10 sich bildenden Wirbel 22, der dem aufsteii§ genden Kraftstoff entgegenwirkt, von der Seitenwan- |! dung 5 abgelöst und in die allgemeine Strömung 21 I : eingefügt.

:; ■ Die nach unten gerichtete größere Komponente 14a

Iy wird durch den umlaufenden Ringwulst 7 umgelenkt

^; und reißt an der Ringwulstkante 11 ab, so daß der Boden

6 nicht mit Kraftstoff benetzt wird.

^: Der Boden 6 der Kolbenmulde 3 kann mit einem Ra-

if: dius von etwa 20—35% der Gesamttiefe 18 in die Ring-

wulstflanke 8 übergehen.

ν.''; Zur Erhaltung des durch die exzentrische Anordnung

φ der Einspritzdüse 13 erzeugten Auftreffwinkels hat es

I sich als vorteilhaft erwiesen, den Konizitätswinkel 17

£ der Seitenwandung 5 in den Grenzen von 7° bis 25° zu «i

Pf halten. Die Gesamttiefe 18 der Kolbenmulde 3 soll hierbei aber nicht größer als das 0,6—0,8fache des Durch-

' messers der Eintrittsöffnung 10 sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2

Kolbenmulde gemäß Oberbegriff des Patentanspruches Patentanspruch: und ist ein Zusatz zum Patent P 30 25 943.

Im Hauptpatent ist eine vorspringende Ringwulst-Selbstzündende Brennkraftmaschine mit einer ro- kante in der Kolbenmulde im Bereich des Bodens getatienssymmetrischen Kolbenmulde, die im Quer- 5 schützt, die bei wandbenetzender Einspritzung eine Beschnitt einen flachen, am Rand gut verrundeten Bo- netzung des Bodens der Kolbenmulde verhindern soll, den sowie konische Seitenwände aufweist, bei der während die Zusatzanmeldung den zylindrischen Hals die Eintrittsöffnung kleiner als der größte Durch- der Eintrittsöffnung zur Kolbenmulde behandelt
messer der Kolbenmulde ist, mit einer wandbenet- Es ist festgestellt worden, daß trotz einer schräg nach

zend in die Kolbenmulde einspritzenden Einspritz- 10 oben nach unten gerichteten wandbenetzenden Eindüse und mit einer Kombination folgender Merkma- spritzung und einer schräg nach unten geneigten Seiten-Ie: wandung der Kolbenmulde, bedingt durch den scharfen

Aufprall der Einspritzstrahlen und der nach oben ge-

a) der Durchmesser der Eintrittsöffnung (10) be- richteten Strömung infolge des beginnenden Expanträgt etwa das 035- bis 0,43fache des Kolben- 15 sionshubes, Kraftstoff unerwünschterweise an der gedurchmessers (19) und die Gesamttiefe (18) der neigten kegelstumpfförmigen Seitenwandung nach Kolbenmulde (3) beträgt etwa das 0,6- bis 0,8fa- oben kriecht und die Stirnseite des Kolbens benetzt
ehe des Durchmessers der Eintrittsöffnung (10); Ferner ist aus der DE-OS 14 51 636 eine Kolbenmul-

b) der Konizitätswinkel (17) der Seitenwände (5) de bekannt, bei der die Seitenwand mit einer oder mehbeträgt etwa 7 bis 15°; 20 reren Nischen zur besseren Haftung des sich dort in

c) im Übergangsbereich zwischen Seitenwand (5) Tröpfchenform ausbreitenden Kraftstoffes versehen ist und Boden (6) ist ein umlaufender, im Quer- Diese Nischen oder Rinnen bilden zwar am Übergang schnitt durch zwei etwa rechtwinklig aufeinan- zur Seitenwand eine Schulter, an der es zu einem Abreider zulaufende Wulstflanken (8, 9) gebildeter Den des Kraftstoffilmes und damit zu einer besseren vorspringender Ringwulst (7) vorgesehen, des- 25 Vermischung des Kraftstoffes mit der Luft kommt jesen der Eintrittsöffnung (10) zugekehrt liegende doch wird hierdurch keine Umlenkung der zur Eintritts-Ringwulstflanke (9) im Querschnitt etwa paral- öffnung gerichteten Gemischströmung erreicht

IeI zum Kolbenboden (2) liegt und dessen um- Aufgabe der Erfindung ist es, den wandbenetzend

laufende Kante (U) parallel zum Kolbenboden eingespritzten Kraftstoff möglichst vollständig inner-

(2) verläuft; 30 halb der Kolbenmulde zu halten und die Gemischbil-

d) der axiale Abstand (12) der Ebene der Ring- dung zu verbessern.

wulstflanke (9) vom Boden (6) der Kolbenmulde Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden

(3) entspricht etwa 12 bis 33% der Gesamttiefe Merkmale des Patentanspruches gelöst

(18) der Kolbenmulde (3); Durch den vorspringenden umlaufenden Bund wird

e) der Durchmesser der Ringwulstkante (11) ent- 35 an der Seitenwandung nach oben kriechender, noch spricht etwa dem 0,9- bis 1,1 fachen des Durch- flüssiger Kraftstoff festgehalten bzw. in eine etwa horimessers der Eintrittsöffnung (10); zontale Ebene umgelenkt Diese Umlenkung bewirkt

f) die dem Boden (6) der Kolbenmulde (3) züge- einen Stau in der Flußrichtung der die Seitenwandung kehrt liegende Ringwulstflanke (8) geht im benetzenden Kraftstoffteilchen, so daß genügend Zeit Querschnitt mit einem Radius von etwa 22 bis 40 zu einer Verwirbelung der davon verdampfenden Kraft-35% der Gesamttiefe (19) in den Boden (6) über stoffteile mit dem aufgrund einer Quetschströmung vor- und die der Eintrittsöffnung (10) zugekehrt lie- beistreichenden Luft-/Kraftstoff-Gemisch zur Verfügende Ringwulstflanke (9) geht im Querschnitt gung steht Die am Übergang vom Bund zur Eintrittsöffmit einem Radius (9') von etwa 2 bis 5 mm in die nung gebildete scharfe Kante begünstigt das Abreißen Seitenwand (5) über; 45 von Kraftstoffteilchen. Außerdem wird durch den sich

g) die exzentrisch zur Kolbenmulde (3), jedoch verengenden unstetigen Übergang zur Eintrittsöffnung noch innerhalb von deren Eintrittsöffnung (10) ein der allgemeinen Strömung entgegengesetzt gerichangeordnete Einspritzdüse (13) richtet ihre teter Wirbel gebildet, der dem an der Seitenwandung Strahlen (14,15,16) auf die Seitenwand (5) der der Kolbenmulde nach oben steigenden, wandbenetzen-Kolbenmulde (3) derart, daß die Auftreffstelle 50 den Kraftstoff entgegenwirkt, diesen von der Seitender Einspritzstrahlen (14, 15, 16) axial etwa in wandung ablöst und in die allgemeine Strömung einfügt, der Mitte zwischen Ringwulstkante (11) und Dadurch wird eine bessere Gemischbildung und Verdem Kolbenboden (2) liegt, nach Patent brennung des Kraftstoffes erreicht. Neben einer besse-P 30 25 943, ren Abgasemission wird dadurch Kraftstoff eingespart.

55 In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann

dadurch gekennzeichnet, daß der Hals (4) der Übergang von der Seitenwand auf die Innenseite der Eintrittsöffnung (10) einen von der Seitenwan- des Bundes kantig ausgebildet sein, so daß dort flüssiger dung (5) aus radial nach innen vorspringenden, voll- Kraftstoff besser festgehalten werden kann,
ständig umlaufenden Bund (20) aufweist, wobei an Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh-

desser. Innenseite der Übergang zur Seitenwandung ei» ΐungsbcispiclcs soil die Erfindung näher erläutert wer-(5) kantig oder mit einem maximalen Übergangsra- den. Es zeigt

dius von 3 mm ausgebildet ist. F i g. 1 einen Ausschnitt eines Kolbenbodens mit ei

ner Anordnung der Einspritzdüse im Zylinderkopf,

F i g. 2 eine Anordnung von Kolben und Einspritzdü-

65 se im Grundriß und