DE839881C

DE839881C - Mit Zeitpunktfremdzuendung arbeitende, gemischverdichtende Viertakt-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE839881C
Application number: DED1571D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl-Ing Dr Glamann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1939-04-28
Filing date: 1939-04-28
Publication date: 1952-05-26

Description

Mit Zeitpunktfremdzündung arbeitende, gemischverdichtende Viertakt-Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine mit Zeitpunktfremdzündung arlx itende,gemischverdichtendeViertakt-Brennkraftmaschine mit im Zylinderdeckel angeordnetem Ein- und Auslaßorgan, bei der durch eine in der Zylinderwand sitzende Einspritzdüse während des Saughubes leichtflüchtiger Kraftstoff in Richtung auf eine oder mehrere der Einspritzdüse gegenüberliegende Zündkerzen eingespritzt wird.
Die Erfindung besteht darin, daß bei ebener Ausbildung der Zylinderdeckelinnenfläche der Kolben auf der Einspritzdüsenseite eine Vertiefung aufweist, die über eine starke Abrundung und eine quer zur Einspritzdüsenachse verlaufende, im inneren Kolbentotpunkt der Zylinderdeckelinnenfläche stark genäherte Erhöhung in eine leicht abfallende Kolbenfläche übergeht. Außerdem ist in der Kolbenoberfläche eine taschenförmige Ausnehmung vorgesehen, in die bei der inneren Totpunktlage des Kolbens die Zündkerze hineinragt oder Zündkerzen hineinragen.

Gemäß der Erfindung wird also in einem kleinen seitlichen an den Hauptbrennraum sich anschließenden Zündraum und nicht im Hauptbrennraum gezündet. Nach der Zündung pflanzt sich die bestehende Zündflamme infolge der weiteren Annäherung des flachen Teiles des Kolbens an den Zylinderkopf in der Strömungsrichtung des nach dem Hauptbrennraum zu verdrängten Gemisches sehr gleichmäßig

auf den Hauptbrennraum fort, ohne daß es möglich

ist, daß eine von der Zündstelle ausgehende Druck-

welle eine das Klopfen hervorrufende Initialzündung

ini flauptbrennraum verursachen kann. Dabei hat

die Zündflamme einen ausreichenden Raum für ihre

Ausbreitung zur Verfügung, und dieser Raum hat

eine ganz bestimmte Richtwirkung.Außerhalb dieser

Richtung sind der Flamme keinerlei Ausdehnungs-

möglichkeiten gegeben.

Die Erfindung ist von besonderer Bedeutung für

stark wärmebeanspruchte Maschinen, wie Flug-

motoren t1. dgl., die meist mit mehr als zwei im

Zylinderdeckel hängenden Ventilen ausgerüstet sind.

Sie ist allgemein für gemischverdichtende, fremd-

zündende Maschinen anwendbar, jedoch für solche

@1 aschinen, l>ei welchen ein besonders leicht zu Klopf-

erscheinungen neigender Leichtbrennstoff unmittel-

bar in den Brennraum oder Zylinderraum der _NIa-

schine eingespritzt wird, von besonderer Bedeutung.

In der "Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele

der Erlindting dargestellt. Es zeigt

_1b1>. i den Zylinder einer \'iertalct-I>rentilcraft-

niaschine in der Draufsicht,

.\111t. 2 einen Schnitt durch Zylinder und Kolben

nach der Linie 2-2 der Abb. t.

Ahlr. 3 einen Schnitt durch den Zylinder nach der

I_ittic' 3-3 der Alb. i finit einer Ansicht des Kolbens

In id

:\111t. .I einen ähnlichen Schnitt wie Abb. 2, jedoch

mit etwas andersartiger Ausbildung des Kolben-

bodens.

In dein Zylinder io gleitet ein Kolben i i, dessen

l')odcti 12 11111: einer einseitig angeordneten Ver-

tiefung 13 versehen ist. Beim Saugkult des Kolbens

wird durch die Einlaßveritile i-1 Luft angesaugt, die

beirrt darauffolgenden Verdichtungshub m oberen

"feil des Zylinders io verdichtet wird. Gleichzeitig

tnit dein Ansaugen der Luft wird durch die Ein-

spritzdüse 15 der Brennstoff in feiner Verteilung in

die Verbrennungsluft eingespritzt und durch innige

Venneugung beider Teile <las brennbare Gemisch

gebildet. Die Gemischbildung wird dadurch unter-

stützt, claß der nicht vertiefte Teil des Kolbenhodens

12 wiihrend des Verdichtungshubes als Verdränger

w irkt, der die finit Brennstoff angereicherte Luft in

die Vertiefung 13 hinein verdrängt und dadurch eine

lebhafte Verwirbelung der Verbrennungsluft mit

den eingespritzter, Brennstoffteilchen herbeiführt.

Gegen Ende des Verdichtungshubes befindet sich

der größte Teil des brennbaren Gemisches in der

Vertiefung 13 des Kolbenbodens, so daß diese nach

der Entzündung des Gemisches durch die Zünd-

kerzen 16 als Brennka@miner dient. Nach beendetem

Arbeitshub werden die Verbrennungsgase durch die

Auslaßventile 17 ausgestoßen.

Die Zündkerzen 16 Befinden sich abseits von der

Brennkammer 13 in derjenigen Zone der Zylinder-

wandung, die dem nicht vertieften Teil des Kolben-

bodens 12 zunächst liegt. Sie sind im vorliegenden

Falle an der von der Brennkammer am weitesten

entfernten Stelle der Zylinderwandung angeordnet,

und zwar so, daß sie, wenn der Kolben i i seinen

Einwärtshuh beendet, in seitlichen Taschen 18 des

Kolbenbodens (Abb. 2) bzw. gegenüber der abgeschrägten Außenkante i g des Kolbenbodens (Abb.4) liegen. Sie werden also vom Kolbenboden gewissermaßen beschattet.

Der nicht vertiefte Teil des Kolbenbodens 12 ist kurz vor der Übergangsstelle 20 zur Brennkammer bei 24 etwas nach oben ausgebuchtet, so daß er an dieser Stelle höher liegt als an der Zündstelle 16.
Es hat sich gezeigt, daß es hei Benutzung der beschriebenen Anordnung möglich ist, auch in Brennkraftniaschinen mit hoher Wärmebeanspruchung, beispielsweise in Flugmotoren, Brennstoffe mit einer wesentlich niedrigeren Oktanzahl als der üblichen ohne Klopfneigung der Maschine zu verarbeiten, wobei die Verdichtung nicht herabgesetzt zu werden brauchte und auch kein Absinken der Leistung und keime Erhöhung des Brennstoffverbrauches eintrat. Andererseits konnte bei Verwendung von Brennstoffen üblicher Oktanzahl die Verdichtung erhöht werden, ohne daß eine Neigung der Maschine zum Klopfen eintrat, während sich gleichzeitig eine Verringerung des spezifischen Brennstoffverbrauches ergab.
Die Ursache hierfür wird darin gesehen, daß durch die erfindungsgeniätie Anordnung der Zündkerzen verhindert wird, daß sich von den Zündstellen ausgehende Druckwellen innerhalb des bis nahe an die Selbstzündungsgrenze heran verdichteten Gemisches bilden, die der Zündflamme voraneilen und das Gemisch in der Brennkanmier explosionsartig verbrennen lassen würden. Dadurch, daß die sich von den Zündstellen ausbreitende Zündflamme den verhältnismäßig niedrigen Rautn zwischen den kühlenden Metallwänden des Zylinderkopfes und des unvertieften Kolbenbodenteiles durchlaufen muß, wird die Flamme verhältnismäßig kühl gehalten. Sie kann daher in den anfangs von ihr erfaßten Gemischteilen keine so große Drucksteigerung hervorrufen, daß gefährliche Druckwellen innerhalb des Gemisches entstehen. Andererseits hat die Zündflamme Gelegenheit, sich beim Voranschreiten von der Zündstelle zur Brennkammer auch nach beiden Seiten hin auszubreiten, so daß an der Brennkammer eine breite Flammenfront eintrifft, die darin auch tatsächlich zu einer reinen Flammenzündung und damit zur exakten Beherrschung des Zündzeitpunktes in der Brennkammer führt.
Von erheblicher Bedeutung ist in dieser Hinsicht auch die Erhöhung des Kolbenbodens bei 24, da hierdurch kurz vor dem Übergang in die Brennkammer 1>c1 der in der Zeichnung dargestellten inneren Totpunktlage des Kolbens gewissermaßen ein Engpaß zwischen Kolbenboden und Zyliiiderkopfwandung gebildet wird, durch den die Zündflamme auf ihrem Weg von der Zündstelle zur Brennkammer hindurchtreten muß, wobei sie weiterhin gekühlt und zur seitlichen Ausbreitung gezwungen wird.

Durch ihre große Entfernung von dem in der Brennkammer befindlichen heißesten Teil der Ladung werden die Zündkerzen gleichzeitig vor Überhitzung geschützt, so daß auch eine wesentliche Ursache für sonst bei hoher Wärmebelastung der Maschine auftretende vorzeitige Glühzündungen des

Gemisches beseitigt ist. Das gleiche gilt hinsichtlich

der Lage der Auslaßventile 17, wenn diese wie in

dem gezeigten Ausführungsbeispiel gegenüber dem

nicht vertieften Teil des Kolbenbodens angeordnet

sind. Eine solche Anordnung läßt sich beim Vor-

handensein zweier Auslaßventile besonders günstig

treffen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Mit Zeitpunktfremdziindung arbeitende, ge- mischverdichtende Viertakt-Brennkraftmaschine mit im Zylinderdeckel angeordnetem Ein- und Auslaßorgan, bei der durch eine in der Zylinder- wand sitzende Einspritzdüse während des Saug- hubes leichtflüchtiger Kraftstoff' in Richtung auf eine oder mehrere der Einspritzdüse gegenüber- liegende Zündkerzen eingespritzt wird, dadurch

gekennzeichnet, daß bei ebener Ausbildung der Zylinderdeckelinnenfläche der Kolben auf der Einspritzdüsenseite eine Vertiefung aufweist, die über eine starke Abrundung und eine quer zur Einspritzdüsenachse verlaufende, im inneren Kolbentotpunkt der Zylinderdeckelinnenfläche stark genäherte Erhöhung in eine leicht abfallende Kolbenfläche übergeht. _^. Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch r, gekennzeichnet durch eine taschenförmige Ausnehmung in der Kolbenoberfläche, in die bei der inneren Totpunktlage des Kolbens die Zündkerzen) hineinragt(en). Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 400 987, 492 464; französische Patentschrift Nr. 827 354-