DE10018777A1 - Brennkraftmaschine der Ottobauart mit Direkteinspritzung - Google Patents
Brennkraftmaschine der Ottobauart mit DirekteinspritzungInfo
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Abstract
Diese Brennkraftmaschine umfasst eine von einem Zylinderkopf und einem in einem Zylinder arbeitende Kolben gebildeten Brennraum. In den Brennraum münden eine im spitzen Winkel zu einer zwischen Zylinderkopf und einem Zylindergehäuse verlaufenden Verbindungsebene sich erstreckenden Einspritzdüse und eine in Richtung Mittellängsebene des Kolbens bzw. des Zylinders ausgerichtete Zündkerze. Dabei ist der Brennraum mit einem Einlasskanal und einem Auslasskanal versehen, und er weist Vorkehrungen zur Erzeugung einer Rotationsströmungs-Tumble- um eine in Längsrichtung der Brennkraftmaschine festgelegten Rotationsachse sowie einer Quetschströmung zwischen dem mit einer Mulde ausgestalteten Kolben und Zylinderkopf auf. Diese Quetschströmung beeinflusst die Rotationsströmung zur gezielten Gemischbildung. DOLLAR A Zur Optimierung der Gemischbildung sind die Mulde im Kolben und ein gegenüberliegender Wandabschnitt im Zylinderkopf sowie die Einspritzdüse in der Weise angeordnet und ausgebildet, dass die Rotationsströmung entlang des Wandabschnitts zur Zündkerze hin geführt wird. Darüber hinaus leitet die Quetschströmung die in einem Quetschspalte eingedrungenen Kraftstoffpartikel in Richtung Zündkerze.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine der Ottobauart mit
Direkteinspritzung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der EP 0 558 072 A1 geht eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 hervor, bei der während des Betriebs in einem Brennraum sowohl eine
Rotationsströmung - Tumble - wie auch eine Quetschströmung erzeugt wird. Hierbei wird
der Luftstrom, der etwa in Längsrichtung Kolben über einen Einlasskanal eingebracht
wird, mit eingespritztem Kraftstoff zu einem entlang einer konkaven Mulde des Kolbens
geführten Kraftstoff-Luft-Gemisch vermengt. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird auf diese
Weise, und zwar mit Unterstützung der Quetschströmung an eine zentrale Zündkerze im
Brennraum geleitet und dort entflammt.
Es ist Aufgabe der Erfindung die Gemischbildung im Brennraum einer Brennkraftmaschine
der Ottobauart mit Direkteinspritzung im Hinblick auf Ladungsschichtung und
Entflammung zu optimieren.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1
gelöst. Weitere die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen
enthalten.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind drin zu sehen, dass die Ladung
bzw. das Kraftstoff-Luft-Gemisch durch eine definierte Rotationsströmung entlang des
Wandabschnitts im Zylinderkopf zur Zündkerze transportiert wird. Gleichzeitig sorgt die
Quetschströmung dafür, dass in eine Quetschspalte eingedrungene Kraftstoffpartikel in
Richtung Zündkerze gedrängt werden. Hierdurch wird eine sichere Entzündung des
Kraftstoff-Luft Gemisches erreicht, wobei jedenfalls eine verschleppte Verbrennung und
die damit verbundene hohe HC-Emissionen - Kohle-Wasserstoff-Ausscheidung - weitgehend
vermieden wird. Auf vorteilhafte Art lässt sich dies vermittels eines Kanals
bewerkstelligen der sich zwischen Einspritzdüse und Zündkerze erstreckt, wobei der
Kanal konstruktiv ohne Weiteres realisiert werden kann. Schliesslich wird die
Wirkungsweise des Kanals dadurch günstig gestaltet, indem letzterer nach Art eines
Trichters und/oder Venturirohrs ausgebildet ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das nachstehend 4
näher beschrieben ist.
Es zeigen
Fig. 1 einen Teilquerschnitt einer Brennkraftmaschine im Bereich eines Zylinderkopfs
und eines Zylinders,
Fig. 2 eine Ansicht entsprechend Fig. 1.
Eine Brennkraftmaschine 1 der Oftobauart umfasst eine Zylindergehäuse 2 und einen
Zylinderkopf 3, die in einer Verbindungsebene 4 zusammengesetzt sind. Die
Verbindungsebene 4 verläuft senkrecht zu einer Mittellängsebene A-A eines Kolbens 5,
der in einem Zylinder 6 arbeitet bzw. hin und her bewegt wird. Zwischen Kolben 5 und
Zylinderkopf 3 ist ein Brennraum 7 vorgesehen, der von einer ersten konvexen
dachförmigen Wand 8 des Kolbens 5 und einer zweiten konkaven dachförmigen Wand 9
des Zylinderkopfs 3 begrenzt wird.
In den Brennraum 7 münden eine Einspritzdüse 10 und eine Zündkerze 11. Die
Einspritzdüse 10 ist im spitzen Winkel α zur Verbindungsebene 4 ausgerichtet; die
Zündkerze 11 nimmt eine zentrale Lage im Brennraum 7 ein d. h. sie schliesst die
Mittellängsebene A-A ein oder erstreckt sich mit geringem Abstand zu besagter
Mittellängsebene, gegebenenfalls auch im Winkel zu letzterer. Mit dem Brennraum 7
verbunden sind ein Einlasskanal 12 und ein Auslasskanal 13, die zur
Gaswechselsteuerung im Brennraum 7 mit einem Einlassventil 12 und einem Auslassventil
13 zusammenarbeiten. Aus baulichen Gründen führt zumindest der Einlasskanal 12 von
der Längsseite 14 des Zylinderkopfes 3 aus zum Brennraum 7.
Im Brennraum 7 sind darüber hinaus Vorkehrungen zur Erzeugung einer
Rotationsströmungen Rs - Tumble - um eine in Längsrichtung der Brennkraftmaschine 1
festgelegten Rotationsachse Ra und einer Quetschströmung Qs vorgesehen. Für die
Rotationsströmungen Rs ist im Kolben 5 von der Wand 8 aus eine Mulde 15
eingearbeitet, wobei in einem der Mulde 15 gegenüberliegender Wandabschnitt 16 der
Wand 9 die Einspritzdüse 10 und der Einlasskanal 11 in der Weise angeordnet und
ausgebildet sind, dass die Rotationsströmung Rs entlang des Wandabschnitts 16 zur
Zündkerze 10 hin geführt und vermittels eines kurvenförmigen Bodens 17 der Mulde 15
zur umlaufende Rotation gedrängt wird. In Fig. 1 wird dies veranschaulicht, wobei dort der
Kolben 5 ein Lage unterhalb dem oberen Totpunkt OT einnimmt. Die Quetschströmung Qs
ergibt sich zwischen einem ersten Wandabschnitt 18 der Wand 8 des Kolbens 5 und
einem zweiten Wandabschnitt 19 der Wand 9 des Zylinderkopfs 3. Gemäss Fig. 2 hat der
Kolben 5 den oberen Totpunkt OT erreicht, und die Quetschströmung Qs, die in Richtung
Zündkerze 11 ausgerichtet ist, unterstützt die Rotationsströmung Rs zur gezielten
Gemischbildung. Dabei werden aber auch in eine Quetschspalte 20 eingedrungene
Kraftstoffpartikel, die von den Wandabschnitten 18, 19 begrenzt wird, zur Zündkerze 11
hin gedrängt.
Der Wandabschnitt 16 im Zylinderkopf und die Mulde 15 im Kolben 5 bilden - im oberen
Totpunkt OT - einen Kanal 21, der sich zwischen der Einspritzdüse 10 und der Zündkerze
11 erstreckt. Der Kanal 21, der zwischen zwei Einlassventilen je Brennraum vorgesehen
sein kann, erweitert und verjüngt sich etwa entlang der Verbindungsebene 4 nach Art
eines Trichters oder eines Venturirohrs.
Claims (6)
1. Brennkraftmaschine der Oftobauart mit Direkteinspritzung, umfassend einen von einem
Zylinderkopf und einem in einem Zylinder arbeitenden Kolben gebildeten Brennraum, in
den eine im spitzen Winkel zu einer zwischen Zylinderkopf und einem Zylindergehäuse
verlaufenden Verbindungsebene sich erstreckende Einspritzdüse und eine in Richtung
Mittellängsebene des Kolbens bzw. des Zylinders ausgerichtete Zündkerze münden,
wobei der Brennraum mit einem Einlasskanal und einem Auslasskanal versehen ist und
Vorkehrungen zur Erzeugung einer Rotationsströmung - Tumble - um eine in
Längsrichtung der Brennkraftmaschine festgelegten Rotationsachse sowie einer
Quetschströmung zwischen dem mit einer vom Zylinderkopf weggeführten Mulde
ausgestatteten Kolben und Zylinderkopf aufweist, welche Quetschströmung die
Rotationsströmung zur gezielten Gemischbildung beeinflusst, dadurch gekennzeichnet,
dass die Mulde (15) im Kolben (5) und ein gegenüberliegender Wandabschnitt (16) im
Zylinderkopf (3) sowie die Einspritzdüse (9) und der Einlasskanal (13) in der Weise
ausgebildet und angeordnet sind, dass die Rotationsströmung (Rs) entlang des
Wandabschnitts (16) zur Zündkerze (11) geführt wird und dass darüber hinaus die
Quetschströmung (Qs) die in eine Quetschspalte (20) eingedrungenen Kraftstoffpartikel in
Richtung Zündkerze (10) leitet.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Wandabschnitt (16) im Zylinderkopf (3) und die Mulde (15) im Kolben (5) einen Kanal (21)
bilden, der sich zwischen der Einspritzdüse (10) und der Zündkerze (11) erstreckt.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (21)
nach Art eines Trichters ausgeführt ist und sich zwischen Einspritzdüse (10) und
Zündkerze (11) verjüngt und erweitert.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (21)
nach Art eines Venturirohrs ausgebildet ist.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlasskanal
(12) von einer Längsseite (14) des Zylinderkopfs (3) aus zum Brennraum (7) führt.
6. Brennkraftmaschine mit wenigstens zwei Einlassventilen pro Brennraum eines
Zylinders nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche dadurch
gekennzeichnet, dass der Kanal (21) zwischen den Einlassventilen verläuft.
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Publications (2)
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DE (1) | DE10018777B4 (de) |
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