DE3221613C1 - Fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine - Google Patents
Fremdgezündete Viertakt-BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine fremdgezündete Vierkant-Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
Durch die DE-AS 25 12 218 ist eine fremdgezündete Vierkant-Brennkraftmaschine der eingangs genannten
Art bekannt, bei der der größte Durchmesser des Brennraumes 55% bis 70% des Kolbendurchmessers
und die Tiefe des Brennraumes etwa 15% bis 20% des Kolbendurchmessers beträgt. Die Mantelflächen des
kegelstumpfförmigen Brennraumes sind gegenüber der Zylinderlängsachse etwa 10% bis 30% geneigt Die
Mulde im Zylinderkopf weist einen größten Durchmesser etwa gleich dem doppelten Zündkerzengewindedurchmesser
und eine Tiefe von etwa 20% bis 25% ihres Durchmessers auf. Darüber hinaus schließt sich an die
Mulde als Zündkanal eine keilförmige, mit der Spitze flach zur Zylinderlängsachse A-A auslaufende Zylinder-
kopfausnehmung an. Trotz dieser relativ aufwendigen Brennraumausgestaltung hat sich gezeigt, daß insbesondere
bei der Verwendung von unterschiedlichen Brennstoffen eine gute Verbrennung nicht immer
sichergestellt ist, wodurch die Leistung der Brennkraftmaschine und deren Abgasemission negativ beeinflußt
wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der allein
durch die Beeinflussung einzelner Konstruktionsparameter auch bei der Verwendung von unterschiedlichen
Brennstoffen eine gute Verbrennung gesichert ist, so daß sich ein niedriger Verbrauch, eine hohe Leistung
und von schädlichen Komponenten weitgehend freie Abgase ergeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die gekennzeichneten Merkmale des Patentanspruches 1
gelöst.
Die Erfindung weiterbildende Merkmale beinhalten die Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine weist einen kompakten Brennraum mit kurzen Brennwegen
auf und ermöglicht eine hohe Verdichtung, wodurch der Verbrauch und die Leistung positiv beeinflußt werden.
Insbesondere bei der Verwendung eines nahezu drallfreien, auf eine optimale Zylinderfüllung ausgelegtes
Einlaßsystem wird eine Verbrennung erzielt, die die Verwendung eines Brennstoff-Luft-Gemisches mit hohem
Luftüberschuß ermöglicht, wodurch niedrige Schadstoffemissionen in den Abgasen erzielt werden.
In der Zeichnung ist die Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 einen Teilschnitt durch eine Brennkraftmaschine im Bereich des rotationssymmetrisch zur Zylinderlängsachse
angeordneten Brennraumes,
F i g. 2 eine Ansicht des Zylinderkopfes nach F i g. 1 von unten ohne Zündkerze,
F i g. 3 einen Teilschnitt durch eine Brennkraftmaschine im Bereich des exzentrisch zur Zylinderlängsachse
angeordneten Brennraumes, und
F i g. 4 eine Draufsicht auf den Kolben der F i g. 3 mit dem angedeuteten Zündkerzen-Durchstoßpunkt.
Die in den Fig. 1 und 2 teilweise dargestellte Brennkraftmaschine 1 umfaßt einen Zylinderkopf 2 und
eine Zylinderlaufbuchse 3, in der ein Kolben 4 geführt ist. Der Kolben 4 umfaßt einen rotationssymmetrisch
zur Zylinderlängsachse A-A angeordneten, im oberen Kolbentotpunkt annähernd das gesamte Brennstoff-Luft-Gemisch
aufweisenden Brennraum 5, der einen ebenen Boden 6 und die Form eines sich zum Zylinderkopf 2 hin erweiternden Kegelstumpfes aufweist.
Eine außermittig zur Zylinderlängsachse A-A im Zylinderkopf 2 oberhalb des Brennraumes 5 angeordnete
Mulde ist mit 7 bezeichnet. Diese Mulde 7 weist die Form eines sich zum Kolben 4 hin erweiternden
Kegelstumpfes auf, in die eine Zündkerze 8 hineinragt. Die Tiefe des Brennraumes 5 beträgt 25% bis 35% des
Kolbendurchmessers und die Mantelfläche 5 des kegelstumpfförmigen Brennraumes 5 ist gegenüber der
Zylinderlängsachse A-A um 5° bis 15° geneigt. Die 60 Mantelfläche 10 des kegelstumpfförmigen Mulde 7 im
Zylinderkopf 2 im Bereich der Zündkerze 8 ist senkrecht zur Zündkerzenlängsachse B-B angeordnet, weist eine
Länge ML von 9% bis 14% des Kolbendurchmessers auf
und ist vom Zündkerzen-Durchstoßpunkt PD (Schnitt- 65
punkt der Zündkerzenlängsachse B-B mit der Zylinderkopfebene Ez) um eine Länge M7-von 3% bis 5,5% des
Kolbendurchmessers entfernt. Die Zündkerzenlängsachse B-B verläuft um einen Winkel λ von 45% bis 64%
geneigt zur Zylinderkopfebene Ezuna die kegelstumpf förmige
Mulde 7 weist einen Kegelwinkel von 100° bis 110° auf. In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung
beträgt die Tiefe des Brennraumes 5 annähernd 30% des Kolbendurchmessers ist die Mantelfläche 9 des
kegelstumpfförmigen Brennraumes 5 gegenüber der Zylinderlängsachse A-A um annähernd 10% geneigt,
weist die kegelförmige Mulde 7 im Zylinderkopf 2 einen Kegelwinkel von 100° sowie die Mantelfläche 10 eine
Länge von annähernd 11,5% des Kolbendurchmessers auf und ist vom Zündkerzen-Durchstoßpunkt Pp um
eine Länge M7-von annähernd 4,5% des Kolbendurchmessers
entfernt, und die Zündkerzenlängsachse B-B verläuft um einen Winkel α von annähernd 56° geneigt
zur Zylinderkopfebene Ez. Die dem Brennraum 5 zugewandte Stirnseite 11 des Gewindegehäuses 12 der
Zündkerze 8 ist fluchtend mit der Mantelfläche 10 der kegelförmigen Mulde 7 angeordnet. Eine weitere im
Zylinderkopf 2 angeordnete Mulde ist mit 13 bezeichnet, die vorzugsweise eine runde Grundfläche aufweist
und sich von der Mantelfläche 10 der Mulde 7 ausgehend annähernd symmetrisch zur Zylinderlängsachse
A-A oberhalb des Brennraumes 5 erstreckt. Die Mulde 13 weist eine Tiefe von 2 mm bis 4 mm,
vorzugsweise eine Tiefe von 2,5 mm auf. Die Mantelfläche 9 des Brennraumes 5 ist unter Vermittlung eines
Radius R\ von 0,8 bis 2,4% des Kolbendurchmessers, insbesondere eines Radius R\ von annähernd 1,6% des
Kolbendurchmessers mit dem Kolbenboden und die Mantelfläche 9 des Brennraumes 5 ist mit dem Boden 6
des Brennraumes 5 unter Vermittlung eines Radius A2
von 4% bis 8% des Kolbendurchmessers, insbesondere eines Radius R2 von annähernd 6% des Kolbendurchmessers
verbunden. Der Zylinderkopf 2 weist ein Einlaßventil 14 und ein Auslaßventil 15 auf. Ein nicht
gezeigter, zum Einlaßventil 14 führender Einlaßkanal ist zweckmäßigerweise drallfrei ausgeführt.
Während des Betriebes der Brennkraftmaschine 1 strömt Brennstoff-Luft-Gemisch durch das geöffnete
Einlaßventil 4 in die Zylinderlaufbuchse 3 ein. Im Verdichtungstakt bildet der Randbereich des Kolbens 4
außerhalb des Brennraumes 5 zusammen mit der Unterseite des Zylinderkopfes 2 einen Quetschspalt, der
dem Gemisch eine in Richtung zur Zylinderlängsachse A-A weisende Bewegungskomponente aufzwängt. Die
vorstehend aufgezeigten Konstruktionsparameter ergänzen sich zu einem Brennraum, der nun eine sichere
Zündung des Gemisches gewährleistet und derart kurze Brennwege aufweist, daß auch bei der Verwendung von
unterschiedlichen Brennstoffen eine gute Verbrennung gesichert ist, so daß sich ein niedriger Verbrauch, eine
hohe Leistung und Abgase mit niedrigen Schadstoffemissionen ergeben.
Das Ausführungsbeispiel nach den Fig.3 und 4 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der
F i g. 1 und 2 lediglich dadurch, daß in einem Kolben 16 exzentrisch zur Zylinderlängsachse ein Brennraum 17
angeordnet ist, der einen Boden 18 und eine Mantelfläche 19 umfaßt. Der Durchstoßpunkt PD zum
Kolbenmittelpunkt MK ist dabei anhand eines kartesischen
Koordinatensystems mit den Koordinaten AT und Fund der Brennraummittelpunkt MB zum Kolbenmittelpunkt
MK mit den Koordinaten X\ und Y\ beschreibbar,
wobei Xi = 60% bis 100% und Yx = 80% bis
100% ■ Fist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
- Leerseite -
Claims (17)
1. Fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine mit einem im Kolben angeordneten, im oberen
Kolbentotpunkt annähernd das gesamte Brennstoff-Luft-Gemisch
aufnehmenden Brennraum, der einen ebenen Boden und die Form eines sich zum
Zylinderkopf hin erweiternden Kegelstumpfes aufweist, und mit einer außermittig zur Zylinderlängsachse im Zylinderkopf oberhalb des Brennraumes
angeordneten Mulde, die die Form eines sich zum Kolben hin erweiternden Kegelstumpfes aufweist
und in die die Zündkerze hineinragt, gekennzeichnet durch
die Kombination folgender, teilweise für sich bekannter Merkmale:
die Tiefe des Brennraumes (5, 17) beträgt 25% bis 35% des Kolbendurchmessers,
die Mantelfläche (10) der kegelstumpfförmigen Mulde (7) im Zylinderkopf (2) ist im Bereich der Zündkerze (8) senkrecht zur Zündkerzenlänge (B-B) angeordnet, weist eine Länge (Mi) von 9% bis 14% des Kolbendurchmessers auf und ist vom Zündkerzen-Durchstoßßunkt (PD) (Schnittpunkt der Zündkerzenlängsachse B-B mit der Zylinderkopfebene Ez) um eine Länge (Mt) von 3% bis 5,5% des Kolbendurchmessers entfernt,
die Zündkerzenlängsachse (B-B) verläuft um einen Winkel α von 45° bis 65° geneigt zur Zylinderkopfebene (Ez),
die Mantelfläche (10) der kegelstumpfförmigen Mulde (7) im Zylinderkopf (2) ist im Bereich der Zündkerze (8) senkrecht zur Zündkerzenlänge (B-B) angeordnet, weist eine Länge (Mi) von 9% bis 14% des Kolbendurchmessers auf und ist vom Zündkerzen-Durchstoßßunkt (PD) (Schnittpunkt der Zündkerzenlängsachse B-B mit der Zylinderkopfebene Ez) um eine Länge (Mt) von 3% bis 5,5% des Kolbendurchmessers entfernt,
die Zündkerzenlängsachse (B-B) verläuft um einen Winkel α von 45° bis 65° geneigt zur Zylinderkopfebene (Ez),
die kegelstumpfförmige Mulde weist einen Kegelwinkel von 100° bis 110° auf.
2. Fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Tiefe des Brennraumes (5, 17) annähernd 30% des Kolbendurchmessers beträgt.
3. Fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Mantelfläche (9, 19) des kegelstumpfförmigen Brennraumes (5, 17) gegenüber der Zylinderlängsachse
(A-A)UVO. annähernd 10% geneigt ist.
4. Fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
kegelstumpfförmige Mulde (7) im Zylinderkopf (2) einen Kegelwinkel von 100° aufweist.
5. Fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
dem Brennraum (5, 17) zugewandte Stirnseite (11) des Gewindegehäuses (12) der Zündkerze (8)
fluchtend mit der Mantelfläche (10) der kegelstumpfförmigen Mulde (7) angeordnet ist.
6. Fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im
Zylinderkopf (2) eine weitere Mulde (13) angeordnet ist, die vorzugsweise eine runde Grundfläche
aufweist und sich von der Mantelfläche (10) der kegelstumpfförmigen Mulde (7) ausgehend annähernd
symmetrisch zur Zylinderlängsachse (A-A) oberhalb des Brennraumes (5,17) erstreckt.
7. Fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
weitere Mulde (13) eine Tiefe von 2 mm bis 4 mm aufweist.
8. Fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
weitere Mulde (13) eine Tiefe von 2,5 mm aufweist.
9. Fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mantelfläche (9,19) des Brennraumes (5,
17) unter Vermittlung eines Radius (Ri) von 0,8% bis
2,4% des Kolbendurchmessers mit der Kolbenbodenfläche verbunden ist.
10. Fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß
der Radius (Ri) annähernd 1,6% des Kolbendurchmessers groß ist.
11. Fremdgesteuerte Viertakt-Brennkraftmaschine
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche (10) eine Länge von annähernd
11,5% des Kolbendurchmessers aufweist und vom Zündkerzen-Durchstoßpunkt (Pd) um eine Länge
(Mi) von annähernd 4,5% des Kolbendurchmessers entfernt ist.
12. Fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zündkerzenlängsachse (B-B) um einen Winkel«
von annähernd 56° geneigt zur Zylinderkopfebene (Ei?) verläuft.
13. Fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3 sowie 9 und 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche (9, 19) des Brennraumes (5, 17) mit dem Boden (6, 18)
des Brennraumes (5, 17) unter Vermittlung eines Radius (Ri) von 4% bis 8% des Kolbendurchmessers
verbunden ist.
14. Fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
der Radius (r\) annähernd 6% groß ist.
15. Fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Brennraum (5) rotationssymmetrisch zur Zylinderlängsachse (A -A) angeordnet ist.
16. Fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Brennraum (17) exzentrisch zur Zylinderlängsachse (A-A) angeordnet ist.
17. Fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
die Exzentrität vom Kolbenmittelpunkt (Mk) zum Brennraummittelpunkt (Mb) in einer ΛΓ-Richtung
60% bis 100% -X=^-X1 und in einer F-Richtung
80% bis 100% · Y= Yi beträgt, wobei Xund Fdie
Exzentritätsmaße der Exzentrität sind, die zwischen dem Kolbenmittelpunkt (MK) und dem Zündkerzen-Durchstoßpunkt
(Pd) besteht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3221613A DE3221613C1 (de) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | Fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3221613A DE3221613C1 (de) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | Fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3221613C1 true DE3221613C1 (de) | 1987-10-01 |
Family
ID=6165633
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3221613A Expired DE3221613C1 (de) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | Fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3221613C1 (de) |
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-
1982
- 1982-06-08 DE DE3221613A patent/DE3221613C1/de not_active Expired
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8366 | Restricted maintained after opposition proceedings | ||
8305 | Restricted maintenance of patent after opposition | ||
D3 | Patent maintained restricted (no unexamined application published) | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8330 | Complete disclaimer |