DD147386A2 - Dieselbrennkraftmaschine mit im kolben angeordnetem kugelaehnlichem brennraum - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dieselbrennkraftmaschine mit im Kolben angeordnetem kugelaehnlichen Brennraum mit Schnaupe und auszermittiger Einspritzduese, deren Strahl in Richtung des Luftwirbels gerichtet ist, in Ausgestaltung gemaesz der PS 101941. Erzielt werden soll hohe Belastbarkeit und guenstiger Verbrauch auch bei erhoehtem Verdichtungsverhaelnis bis etwa 20:1, das Blaurauch und Schadstoffemission bei Start und Leerlauf einschraenkt. Es wird die Aufgabe geloest, die Einstroemverhaeltnisse am Brennraum so zu aendern,dasz die Drallzahl auch bei hoher Verdichtung nivht uebermaeszig hoch wird. Erfindungsgemaesz wird hierzu in der Ebene des Kolbenbodens die Brennraumoeffnung ohnedie Schnaupenaussperung etwa gleich oder bis zu 5% kleiner als der maximale Durchmesser der Kugelkontur des Brennraumes gestaltet und eine nach dem Brennraumzentrum hin verengt ausgefuehrte Oeffnungskontur mit einer Schraege zwischen 8 Grad und 15 Grad versehen.

Description

Titel:

Dieselbrennkraftmaschine mit im Kolben angeordnetem kugelähnlichen Brennraum

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft eine Dieselbrennkraftmaschine mit im Kolben angeordnetem kugelähnlichen Brennraum mit einer Schnaupe und außermittig angeordneter Einspritzdüse, deren Strahl in Richtung des Einlaßwirbels gerichtet ist, in der Ausgestaltung gemäß DD-P 101 94-1» wobei die Längsachse des Brennraumes gegenüber der Zylinderachse parallel entgegen der Schnaupe, jedoch die Achse der Brennraumöffnung zur Schnaupe hin versetzt ist und die Strahlprojektion in der Draufsicht auf den Brennraum mit der tangentialen Einlaufkontur, ausgehend von der Schnaupe, einen spitzen Winkel bildet. Der Brennraum ist dabei generell so bemessen, daß nahezu die gesamte Ladung in ihm verdichtet wird und durch die Einlaßöffnung am Brennraum keine Beeinträchtigung der Strömungsverhältnisse der Ladung eintritt·

Charakteristik der vorbekannten technischen Lösungen:

Die im vorbeschriebenen Abschnitt dargestellte Dieselbrennkraftmaschine ist durch die DD-PS 101 941 vorbekannt. Bei schnellaufenden Dieselbrennkraftmaschinen dieser Bauart mit verhältnismäßig geringem Zylindervolumen unter 600 cm brachte diese Lösung optimale Werte hinsichtlich Belastbarkeit und niedrigem Verbrauch bei Verdichtungsverhältnissen von 1:16

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bis 1:17. - -

nachteilig erwies sich das Verhalten dieser Ausführung hinsichtlich Verbrauch und Belastbarkeit, bezogen auf eine bestimmte zulässige Abgastrübung, bei einer Erhöhung der Verdichtung wesentlich über die vorgenannten Werte hinaus bei entsprechender proportionaler Verkleinerung der Brennraumabmessungen zur Erhöhung des Prozeßtemperaturniveaus im Brennraum» Die Erhöhung der Verdichtung ist eine gängige Entwicklungsrichtung zum Mindern des Blaurauches beim Startvorgang sowie im Leerlauf und im allgemeinen zum Verringern der Aldehydemission·

Auch wurde versucht den Blaurauch beim Startvorgang und im Leerlauf durch Ausbildung des,Brennraumes mit Abreißkanten entgegenzuwirken (siehe DEAS 1 526 316) oder aber auch mit thermischer Isolierung des Brennraumes unter Verwendung von keramischen Werkstoffen zu begegnen (siehe hierzu DE-OS 1 802 483).

Die vorgenannten Maßnahmen brachten mehr oder minder große Verminderungen des Blaurauches, hatten Aber immer Verschlechterungen der motorischen Kennwerte zur Folge.

Ziel der Erfindung:

Bei den Dieselbrennkraftmaschinen der beschriebenen Gattung und dem DD-P 101 941 soll trotz erhöhtem Verdichtungsverhältnis eine hohe Belastbarkeit und ein günstiger Verbrauch erzielt werden, wobei dies insbesondere durch Beeinflussung der Einströmverhältnisse an der Brennraumöffnung erfolgen soll.

Darlegungen zum Wesen der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei den vorstehend bestimmten Dieselbrennkraftmaschinen auch bei erhöhter Verdichtung günstige Einströmverhältnisse, insbesondere an der Brennraumöffnung des kugelähnlichen Brennraumes zu schaffen, die eine Luftwirbeldrehzahl gewährleistet, welche optimale Gemischbildungs- und Verbrennungsverhältnisse gewährleistet. Der Brennraum soll dabei bis zu einem Gesamtverdichtungsverhältnis von 1:20 auslegbar sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch, gelöst, daß in der Ebene des Kolbenbodens die Brennraumöffnung ohne die Schnaupenaussparung etwa gleich oder bis zu 5% kleiner als der maximale Durchmesser der Kugelkontur des.Brennraumes ist und eine nach dem Brennraumzentrum hin verengt ausgeführte Öffnungskontur eine Schräge zwischen 8° und 15° aufweist. Vorzugsweise sollte die Achse der Brennraumöffnung einen Versatz in Richtung der Schnaupe von der Zylinderachse aufweisen, der 80% bis 100% der Größe des Versatzes der Längsachse des Brennraumes von der Zylinderachse in entgegengesetzter Richtung der Schnaupe beträgt. Mit der erfindungsgemäßen Ausführung und Lage der Brennraumöffnung wird das Verhältnis zwischen größter Brennraumöffnung und Kolbenfläche günstiger und damit auch der störende Einfluß der großen Quetschwirbelintensität auf die Drallströmung im Brennraum weitgehend ausgeschaltet· Zusätzlich wirken sich gegenüber der Brennraumausführung gemäß WP 101 941 die ausgeprägteren Durchdringungskonturen zwischen den beiden räumlichen Körpern Brennraumöffnung und Brennraumkugelkalotte vorteilhaft auf die Gemischbildung und den Verbrennungsablauf aus·

Ausführungsbeispiel der Erfindung:

Anhand einer Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nachfolgend erläutert werden. Es zeigen:

Fig· 1 einen Schnitt durch den erfindungsgemäß ausgestalteten Brennraum gemäß Schnittlinie A-A in Fig. 2

Fig· 2 eine Draufsicht auf den Kolbenboden mit Darstellung der Brennraumöffnung und der Projektion der kugelförmigen ,Kontur des darunterliegenden Brennraumes

Fig. 3 eine Schnittdarstellung des Brennraumes gemäß der Schnittlinie B-B in Fig.^: 2.

In Fig« 1 ist ein Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Brennraum im Kolben dargestellt· In der Ebene 1 verläuft der Kolbenboden, wobei der Brennraum 2 mit seiner Brennraumöffnung 3 in diesen mündet,, Diese Brennraumöffnung 3 ist etwa

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gleich oder bis zu 5% kleiner als der maximale Durchmesser der Kugelkontur des Brennraumes 2 und verengt sich mit einer Schräge 33 von 8° bis 15° nach dem Brennraumzentrum hin (siehe Fig· 2 und 3).

Die Brennstoffeinspritzdüse - nicht direkt dargestellt - ist außermittig angeordnet, wobei der Strahl 4-1 in Richtung des Luftwirbels in einem spitzen Winkel von der von der Schnaupe 31 ausgehenden Einlaufkontur 32 verläuft· Der kugelige Teil des Brennraumes 2 weist eine Längsachse 5 auf, die gegenüber der Zylinderachse 6 mit einem Versatz a angeordnet ist. Die Achse 7 der Brennraumöffnung ist wiederum mit einem Versatz b zur Zylinderachse 6 versehen. Dieser Versatz erstreckt sich von der Zylinderachse 6 in Richtung der Brennstoffeinspritzdüse und Schnaupe 31 * während sich der Versatz a dazu entgegengesetzt von der Zylinderachse 6 erstreckt. Der Versatz a beträgt 3% bis 7% des maximalen Brennraumdurchmessers, wobei der Versatz-b in einer Größe von 80% bis 100% des Versatzes a vorteilhaft zu bemessen ist. Bei einem ausgeführten Motor mit 90 mm Zylinderdurchmesser ergab sich für den Versatz a ein Wert von 1,5 mm und für den Versatz b ein Wert von 1,3 mm· Gemessen am maximalen Brennraumdurchmesser von 33»6 mm ist die Brennraumöffnung um etwa 3 % kleiner mit einem Durchmesser von 32,5 mm ausgeführt.

Die erfindungsgemäße Anordnung behebt eine nachteilige Drallerhöhung bei den kleineren Brennräumen für höhere Verdichtungsverhältnisse.

Claims (2)

Erfindungsanspruch:

1· Dieselbrennkraftmasctiine mit im Kolben angeordnetem kugelähnlichen Brennraum mit Schnaupe und außermittig im Zylinder angeordneter Einspritzdüse, deren Strahl in Richtung des Einlaßwirbels gerichtet ist, wobei die Längsachse des Brennraumes gegenüber der Zylinderachse parallel entgegen der Schnaupe, jedoch die Achse der Brennraumöffnung zur Schnaupe hin versetzt ist und dabei die Strahlproöektion in der Draufsicht auf den Brennraum mit der tangentialen Einlaufkontur, ausgehend von der Schnaupe einen spitzen Winkel bildet gemäß DD-P 101 941, gekennzeichnet dadurch, daß in der Ebene (1) des Kolbenbodens die Brennraumöffnung (3) ohne die Schnaupenaussparung etwa gleich oder bis zu 5 % kleiner als der maximale Durchmesser der Kugelkontur des Brennraumes "(2) ist und eine nach dem Brennraumzentrum hin verengt ausgeführte Öffnungskontur eine Schräge (33) zwischen 8° und 15° aufweist.

2. Dieselbrennkraftmaschine nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch,

daß die Achse (7) der Brennraumöffnung (3) einen Versatz (b) in Richtung der Schnaupe (31) von der Zylinderachse (6) aufweist, der 80% bis 100% des Versatzes (a) der Längsachse (5) des Brennraumes (2) von der Zylinderachse (6). in entgegengesetzter Richtung der Schnaupe (31) beträgt*

Hierzu 1 Seife Zeichnungen