DE4241104C2 - Brennkraftmaschine mit einem querverlaufenden Brennraum - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine ge­ mäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Vorbekannt sind gattungsgemäße Brennkraftmaschinen aus der Schrift DE-PS 8 09 266. In Fig. 2 dieser Schrift ist ein mit seiner Achse quer zum Zylinder angeordneter, walzenförmiger Brennraum gezeigt, der durch jeweils entgegengesetzte ausge­ rundete Stufenkonturen am Kolben als auch an der Brennraum­ kontur im Zylinderboden bei Stellung des Kolbens im oberen Totpunkt gebildet wird. Bei der Bewegung des Kolbens gegen den oberen Totpunkt bildet sich im Brennraum eine Quetsch­ strömung im Bereich zwischen den sich nähernden, parallelen Brennraumkonturen im Kolben- und Zylinderboden, die tangen­ tial in den querliegenden Brennraum eintritt und in diesem eine walzenförmige Luftbewegung anfacht. In diese Luftbewe­ gung erfolgt vor dem Erreichen des oberen Totpunktes das Einspritzen des Kraftstoffes in Achsrichtung des Brenn­ raumes.

Angaben zur Zuordnung der Ladungswechselventile zur Brenn­ raumkontur sind in der Schrift nicht enthalten.

Vorbekannt ist eine Brennkraftmaschine dieses Aufbaus aus der DE-PS 27 41 121, bei der in Richtung der Längsachse des relativ flach ausgebildeten Brennraums Ein- und Auslaßventil, mit ihren Stirnflächen Begrenzungen des Brennraums bildend, aufeinanderfolgen. Neben dem Brennraum und parallel zu seiner (querverlaufenden) Längsachse erstreckt sich eine in Richtung auf den Zylinderkopf und bei OT-Stellung des Kolbens in diesen hineinragende Leiste am Kolben. Zweck dieser bekannten Konstruktion ist die Erzielung einer für eine gute Abgaszusammensetzung günstigen, in senkrechten Ebenen umlaufenden Strömung im Brennraum mit Unterstützung durch die Quetschspalte erzeugter Quetschströmungen.

Vorbekannt ist durch die Schrift D 14 393 Ia/45a² eine Brenn­ kraftmaschine für ein Dieselbrennverfahren mit überwiegend luftverteilter Kraftstoffeinspritzung. Angewandt wird ein quer zur Zylinderachse angeordneter Brennraum mit einer ent­ sprechend der Kraftstoffstrahlaufweitung gestalteten kegel­ förmigen Kontur. Beide Ladungswechselventile sind nebenein­ ander in der oberen zum Brennraum führenden Anströmkontur des Zylinderbodens angeordnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer gat­ tungsgemäßen Brennkraftmaschine die quer zur Zylinderachse ablaufende walzenförmige Ladungsbewegung bereits beim Einlaßvorgang im Zylinderraum anzufachen und sie vor OT-Stellung des Kolbens durch die Quetschströmung weiter zu intensivieren.

Durch die erfindungsgemäße Konstruktion mit in Höhenrichtung ver­ setzt von entgegengesetzten Seiten her tangential in den Brennraum einmündenden Quetschspalten wird erreicht, daß von diesen ausgehen­ de Quetschströmungen tangential im Sinne der Erzeugung einer Ro­ tationsströmung im Brennraum in einem einzigen definierten Dreh­ sinne einströmen. Durch Anordnung der Kraftstoffeinspritzdüse so, daß sie im wesentlichen in Richtung der Längsachse des Brennraums abspritzt, wird durch die Energie des Kraftstoffstrahls die Ausbil­ dung der erwünschten Ladungsströmung im Brennraum nicht behindert. Verbunden damit ist die Erzielung einer großen freien Strahllänge und die weitgehende Vermeidung des Niederschlagens von Kraftstoff auf der Wand der Brennkammer. Im Endergebnis erzielt man so eine optimale Durchmischung des Kraftstoffs mit der Verbrennungsluft.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren

Fig. 1 einen Längsschnitt in Richtung der Achse des Kolbens bzw. des betrachteten Zylinders und deren

Fig. 2 den in Fig. 1 bei II-II gekennzeichneten Querschnitt wiedergibt.

Im Zylinderkopf 1, der hier einstückig mit dem den Hubkolben 2 füh­ renden Zylinderblock gezeichnet ist, sind höhenversetzt das Einlaß­ ventil 3 und das Auslaßventil 4 angeordnet. Der Kolben 2 besitzt den in Richtung der Kolbenachse 5 nach oben vorspringenden Bereich 6, während der Zylinderkopf 1 den in Richtung nach unten, also in Richtung auf den Kolben 2, vorspringenden Bereich 7 zur Unterbrin­ gung des Auslaßventils 4 aufweist. In der dargestellten OT-Lage des Kolbens 2 bilden sich so zwischen Zylinderkopf 1 und Kolben 2 die beiden in unterschiedlichen Höhen liegenden Quetschspalte 8 und 9 aus, von denen der letztgenannte von der gesamten Stirnfläche des Auslaßventils 4, dagegen der erstgenannte Quetschspalt 8 nur von einem - in Fig. 2 durch eine unterbrochene Linie hervorge­ hobenen - Bereich der Stirnfläche des Einlaßventils 3 begrenzt wird.

Die beiden einander zugekehrten, etwa senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 verlaufenden Wände 10 und 11 der vorspringenden Partien 6 und 7 von Kolben 2 und Zylinderkopf 1 sind, wie Fig. 1 zeigt, im wesentlichen konkav ausgebildet, so daß sie einen etwa walzenför­ migen Brennraum 12 begrenzen, dessen Längsachse 13 quer zur Kolben­ achse 5 liegt. Das bedeutet, daß bei Aufwärtsbewegungen des Kolbens 2 die in den Quetschspalten 8 und 9 erzeugten Quetschströmungen tangential in entgegengesetzten Richtungen in sich gegenüberliegen­ de Bereiche des Brennraums 12 einströmen und demgemäß eine Rota­ tionsströmung um die Längsachse 13 des Brennraums 12 erzeugt.

Die Kraftstoffeinspeisung erfolgt mittels der Kraftstoffeinspritz­ düse 14, die, wie Fig. 2 zeigt, so angeordnet ist, daß sie einen Kraftstoffstrahl 15 im wesentlichen in Richtung der Längsachse 13 des Brennraums 12 abspritzt.

Mit der Erfindung ist demgemäß ohne zusätzliche Bauteile und prak­ tisch ohne Vergrößerung der Abmessungen der Brennkraftmaschine eine gattungsgemäße Maschine geschaffen, die hinsichtlich der Durch­ mischung von Kraftstoff und Luft durch Erzeugung definierter Strö­ mungen im Brennraum optimiert ist.

Claims (3)

1. Brennkraftmaschine mit zumindest je einem Ein- und Auslaßventil, insbesondere Dieselmaschine, mit in einen Zylinderkopf und einen Hubkolben eingearbeiteten, mit seiner Längsachse quer zur Längsachse des Kolbens verlaufenden, Rota­ tionsströmungen um seine Längsachse zulassend ausgebildeten Brennraum, an dem sich an zwei sich gegenüberliegenden Seiten Quetschspalte zwischen Kolben und Zylinderkopf anschließen und in dem eine im wesentlichen senk­ recht zur Kolbenachse abspritzende Kraftstoffeinspritzdüse, an einer Stirnseite des im wesentlichen walzenförmigen Brennraumes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das eine zylinderkopfseitige Begrenzung des Brennraumes (12) bildende Einlaßventil (3) mit seinem Querschnitt teilweise, dagegen das neben dem Brennraum (12) liegende Auslaßventil (4) mit seinem Querschnitt vollständig im Bereich jeweils einer der Quetschspalten (8, 9) münden, wobei die Quetsch­ spalten in unterschiedlichen, in Richtung der Kolbenachse (5) gemessenen Höhen liegen.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffeinspritzdüse (14) zumindest annähernd in Richtung der Längsachse (13) des Brennraums (12) abspritzend angeordnet ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß Zylinderkopf (1) und Kolben (2) in Querrichtung ver­ setzt einen das Auslaßventil (4) aufnehmenden herabgezogenen bzw. einen dem Einlaßventil (3) gegenüberstehenden hochgezogenen Bereich (7, 6) aufweisen und sich gegenüberstehende Wände (11, 10) beider Bereiche (7, 6) zur Bildung des Brennraums (12) in Querschnitten senkrecht zur Längsachse (13) desselben im wesent­ lichen konkav ausgebildet sind.