AT334692B - Zylinderkopf einer luftverdichtenden, selbstzundenden viertakt-einspritzbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf einer luftverdichtenden, selbstzündenden Viertakt-Einspritz- brennkraftmaschine, der eine zu dem im Zylinder befindlichen Hauptbrennraum hin offene, dem Zylinder gegenüber achsparallel versetzte drehkörperförmige Vorkammer mit Einspritzdüse aufweist, wobei die
Ventilöffnung des Einlassventils zum Hauptbrennraum führt und die Ventilöffnung des Auslassventils vorzugsweise in der Vorkammer vorgesehen ist. 



   Üblicherweise erfolgt die Einspritzung des Kraftstoffes unmittelbar in den Brennraum, dem keine
Vorkammer zugeordnet ist. Dieses sogenannte Direkteinspritzen hat zwar den Vorteil eines vergleichsweise geringen Brennstoffverbrauches und auch einer grösseren Geräuscharmut, ist aber mit nicht unwesentlichen
Nachteilen behaftet. Es treten nämlich hohe Spitzendrücke und Temperaturen im Brennraum auf, es kommt zu
Kaltstartschwierigkeiten und es ist wegen der hohen Verbrennungstemperaturen mit giftigen Anteilen in den
Abgasen zu rechnen. 



   Bei bekannten Zylinderköpfen von Einspritzbrennkraftmaschinen mit einer Vorkammer ist häufig zwischen dieser und dem Hauptbrennraum ein verhältnismässig enger Durchströmkanal vorhanden. Der Durchströmkanal bringt einen Druckabfall im Hauptbrennraum mit sich, so dass also die Spitzendrücke herabgesetzt werden. Die
Drosselung hat dann aber wieder eine Herabsetzung des Wirkungsgrades bzw. eine Erhöhung des
Kraftstoffverbrauches zur Folge. 



   Es ist auch schon bekannt, zwischen der Vorkammer und dem Hauptbrennraum einen grösseren   Überströmquerschnitt   vorzusehen. Dabei ist aber die Vorkammer koaxial zum Zylinder angeordnet (deutsche
Patentschrift Nr. 837486) oder dem Hauptbrennraum gegenüber ohne Überschneidung achsparallel versetzt (deutsche Patentschrift Nr. 969835) und es handelt sich in beiden Fällen um Zylinderköpfe von
Zweitakt-Brennkraftmaschinen, bei denen sich im Brennraum ganz andere Strömungsverhältnisse als bei einer
Viertakt-Brennkraftmaschine ergeben. Schliesslich ist ein Zylinderkopf bekanntgeworden (franz. Patentschrift Nr. 1. 092. 628), der eine zum Hauptbrennraum führende Ventilöffnung des Einlassventils und eine in einer Vorkammer angeordnete Ventilöffnung des Auslassventils aufweist.

   Dieser Zylinderkopf ist aber mit einer Zündkerze ausgestattet, also für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine bestimmt, wobei es sich um eine
Spezialkonstruktion mit zwei gesonderten Einlasskanälen für die Frischluft einerseits und ein fettes Gemisch anderseits handelt und eine komplizierte Ventilausführung für den einen Nebeneinlasskanal, durch den das Gemisch eintritt, erforderlich ist. 



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und den eingangs geschilderten Zylinderkopf so zu verbessern, dass die Vorteile der Direkteinspritzung mit jenen einer Vorkammer verbunden werden, ohne die dabei bisher auftretenden Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. 



   Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Vorkammerachse im Bereich des Zylindermantels verläuft und sich in achsparalleler Projektion Zylinder und Vorkammer mit einer ein Sechstel bis ein Achtel des Zylinderquerschnittes betragenden, der Verbindungsöffnung entsprechenden Fläche überdecken, dass in an sich bekannter Weise der zum Einlassventil führende Einlasskanal zur Erzeugung einer Drallströmung um die Zylinderachse ausgebildet bzw. angeordnet ist und dass wenigstens ein Strahl der Einspritzdüse, wie an sich ebenfalls bekannt, annähernd tangential an die Vorkammerwand gerichtet ist. 



   Es ergibt sich eine vergleichsweise grosse Verbindungsöffnung zwischen Vorkammer und Hauptbrennraum, so dass keine Drosselwirkung mehr auftritt. Demnach sind kein erhöhter Brennstoffverbrauch und keine Wirkungsgradverschlechterung zu befürchten. Da die Verbrennung in der Vorkammer erfolgt, wird der Druckaufbau im Hauptbrennraum etwas verzögert, wodurch die Spitzendrücke verringert und die Temperaturen herabgesetzt werden. Der Hauptvorteil der erfindungsgemässen Ausbildung ist aber darin zu erblicken, dass beim Verdichtungshub die durch den Einlasskanal hervorgerufene Drallströmung zwanglos in die Vorkammer umgeleitet wird, so dass sich insgesamt eine etwa achterförmige Strömung in den beiden Brennkammern ergibt. 



  Dieser Strömungsverlauf wird bei der Verbrennung nicht gestört, sondern fortgesetzt, so dass gleich günstige Verbrennungsverhältnisse wie bei Direkteinspritzung auftreten. Da wenigstens ein Strahl der Einspritzdüse annähernd tangential an die Vorkammerwand gerichtet ist, wird eine gute Gemischaufbereitung erzielt. 



   In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, u. zw. zeigen   Fig. l   den Zylinderkopf einer luftverdichtenden, selbstzündenden Einspritzbrennkraftmaschine im Vertikalschnitt, Fig. 2 im Schnitt nach der Linie   II-II   der   Fig. 1   und Fig. 3 im Schnitt nach der Linie III-III der   Fig. 1.   



   Mit ist der Zylinder bezeichnet, der den Hauptbrennraum bildet, dem eine kegelförmige Vorkammer --2-- zugeordnet ist. Die Zylinderachse--A--und die Vorkammerachse--a--verlaufen parallel zueinander, wobei die   Vorkammerachse--a--im   Bereich des Zylindermantels--3--liegt, so dass 
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    2) Zylinder --1-- und Vorkammer --2-- teilweiseÜberdeckungsfläche   unterbrochen ist, so dass sich zwischen der   Vorkammer--2--und   dem   Zylinder--l--   eine   Verbindungsöffnung --6-- ergibt,   die die gleiche Grösse wie die   Überdeckungsfläche   aufweist und etwa ein Sechstel des Zylinderquerschnittes beträgt. 



   Im   Zylinderkopf--7--ist   der   Lufteinlasskanal--8-- (Fig. 3)   so ausgeformt, dass die durch das   Einlassventil--9--einströmende   Luft zu einer Drallströmung um die   Zylinderachse--A--veranlasst   wird, 

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 wie dies in Fig. 2 durch Pfeile angedeutet ist. Diese Drallströmung setzt sich beim Verdichtungshub in eine Drallströmung in der   Vorkammer --2-- um   deren Achse fort, was insgesamt zu einer etwa achterförmigen Luftbewegung führt. In die   Vorkammer --2-- mündet   die Einspritzdüse --10--, von der ein Strahl -   annähernd   tangential an die Vorkammerwand gerichtet ist, um eine gute Durchmischung zu 
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Auslassöffnung--13--istVorkammer --2-- ereicht wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Zylinderkopf einer luftverdichtenden, selbstzündenden Viertakt-Einspritzbrennkraftmaschine, der eine zu dem im Zylinder befindlichen Hauptbrennraum hin offene, dem Zylinder gegenüber achsparallel versetzte drehkörperförmige Vorkammer mit Einspritzdüse aufweist, wobei die Ventilöffnung des Einlassventils zum Hauptbrennraum führt und die Ventilöffnung des Auslassventils vorzugsweise in der Vorkammer vorgesehen ist, EMI2.2 Zylinderquerschnittes betragenden, der Verbindungsöffnung (6) entsprechenden Fläche überdecken, dass in an sich bekannter Weise der zum Einlassventil (9) führende Einlasskanal (8) zur Erzeugung einer Drallströmung um die Zylinderachse ausgebildet bzw. angeordnet ist und dass wenigstens ein Strahl (11) der Einspritzdüse (10), wie an sich ebenfalls bekannt, annähernd tangential an die Vorkammerwand gerichtet ist.