DE1072000B - Kolben brennkraftmaschine mit Fremdzündung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTA

kl. F02b

D 28113 Ia/46a^ä

ANMELDETAG: 14 MAI 1958

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 24. DEZEMBER 1959

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenbrennkraftmaschine mit Fremdzündung, bei welcher der Brennraum in mehrere, vorzugsweise zwei, einzelne mit je einer Zündeinrichtung versehene Brennkamihern unterteilt ist, die in der oberen Totpunktlage des Kolbens durch einen zwischen der Unterseite des Zylinderkopfes und einem Teil des Kolbenbodens gebildeten Quetschraum verbunden sind, dessen Höhe durch den bei Annäherung des Kolbenbodens an den Zylinderkopf geringstmöglichen Abstand bestimmt ist. ίο

Um einen hohen thermischen Wirkungsgrad bei einer Kolbenbrennkraftmaschine mit Fremdzündung zu erreichen, müssen bekanntlich im wesentlichen folgende Forderungen erfüllt werden:

Kurze Flammenwege, um eine rasche "Verbrennung Ϊ5 zu erlangen, damit auch bei Teillast mit hohen Verdichtungsverhältnissen - und armen Gemischen gearbeitet werden kann. Dies ist gerade für schneilauf en de Motoren von großer Bedeutung. Ferner ist eine Ver- -. wirbelung am Ende des Verdichtungshubes zur Aufbereitung des Gemisches vor der Verbrennung von Wichtigkeit, utii eine Voraussetzung für einen ausgeglichenen Verbrennüngsablauf zu schaffen. Weiter ist eine derartige Anordnung der Zündkerze im Verbrennungsraumnotwendig, daß neben kurzen Flammenwegen die Verbrennung der Hauptmasse der Frischgase in der Nähe des heißen Auslaßventils stattfindet. Auch ist ein kleines Verhältnis der Oberfläche zum Volumen des Verbrennungsraumes erforderlich, um die unmittelbaren Wärmeverluste klein zu halten. Schließlich muß während des Verbrennungsvorganges die Temperatur der zuletzt an der Verbrennung teilnehmenden Frischgase niedrig gehalten werden, um eine schlagartige Verbrennung und' Klopferscheinungen zu vermeiden, d.h.,'der Teil des Verbrennungsraumes, der am weitesten von der Zündkerze entfernt ist, muß ein großes \^erhältnis der Oberfläche zum Volumen aufweisen.

Die vorgenannten Forderungen werden durch die bekannten Axteii von. Verbrennungsräumen nur teilweise erfüllt. Um eine Verbesserung des Verbrennungsablaufes zu erreichen, ordnet man daher verschiedentlich zwei Zündkerzen im Verbrennungsrauni

an, die sich gegenüberliegen. Hierbei tritt jedoch der

Nachteil auf, daß die zwischen den beiden Flammen- bzw. Druckfronten, die von den Zündpunkten ausgehen, liegenden Frischgase so hoch verdichtet werden, daß dieselben schlagartig verbrennen. Eine Anordnung von zwei Zündkerzen in ein Und demselben A'erbrennungsraum ist daher trotz des kurzen Flammenweges nicht geeignet, die Klopffestigkeit des Motors wesentlich zu erhöhen.

Es ist auch bekannt, den Verbrennungsraum für einen Zylinder in zwei einzelne Verbrennungsräume, Kolbenbrennkraftmaschine .mit Fremdzündung

Anmelder: K

Daimler-Benz Aktiengesellschaft, ; Stuttgart-Untertürkheim, Mercedesstr. 136

Dr.-Ing.. A. H. Müller, Waiblingen, ist als Erfinder genannt worden

in denen je eine Zündkerze angeordnet ist, aufzuteilen, die' in der oberen Totpunktläge_ des Kolbens lediglich durch einen zwischen der Unterseite des Zylinderkopf es und einem Teil des Kolbenbodens gebildeten Quetschraum verbunden sind, dessen Höhe durch den bei Annäherung des Kolbenbodens an den; Zylinderkopf geringstmöglichen Abstand bestimmt ist. Gemäß der bekannten Ausführungsform mündet in einen Teilverbrennungsraum der Einlaß, gesteuert durch ein Einlaßventil, während von dem anderen Teilverbfennungsraum der Auslaßkanal wegführt, gesteuert durch ein Auslaßventil. Dies bringt, den Nachteil eines ungleichen Verbrennungsablaufes für beide Teilverbrennungsräume mit sich; denn es ist bei sonst, denselben Bedingungen (Brennraumform bzw. Brenn^- raumgestaltung, Brennraumgröße,· Anordnung der Zündkerze, Lage des Ventils), nicht gleich, ob in einem Teilverbrennungsraum das verhältnismäßig kühle Einlaßventil oder das heiße Auslaßventil liegt. Wenn schon die Lage des heißen Auslaßventils, insbesondere mit Rücksicht auf die Anordnung der Zündkerze, eine wichtige Rolle für den Verbrennungsablauf, spielt, so kommt dem bloßen Vorhandensein des Auslaßventils an sich ganz gewiß eine grundsätzliche Bedeu-. tung.zu. Der Verbrennungsvorgang geht in dem Teilverbrennungsraum, in dem das kühlere Einlaßventil liegt, sicherlich langsamer vor sich als in dem Teilverbrennungsraum, in dem sich das heißere Auslaßventil befindet, wodurch alle die Vorteile verlorengehen würden, die durch die Erfindung erreicht werden sollen (unter anderem die Verbrennung der Hauptmasse der Frischgase in der Nähe des heißen AuSlaßventiles).

Um die bei den bekannten Brennraumformen auftretenden Nachteile zu beseitigen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, in jeder Brennkammer an ihrer oberen Begrenzung ein gesteuertes Auslaßventil

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vorzusehen und das Einlaß ventil in die den Quetschraum begrenzende Fläche des Zylinderkopfes.zu legen. In Ausgestaltung diejK Erfindung wird ferner vorgeschlagen, das Einlaßventil, in der Projektion auf den Kolbenboden betrachtet, im wesentlichen innerhalb der einen. Hälfte, der Kreisfläche des Zylinders anzuordrieii 'und die zwei innerhalb des Zylinderkopfes untergebrachten Brennkammern und die darin vorgesehenen Auslaßventile größtenteils innerhalb der anderen Hälfte der Kreisfläche des Zylinders zu legen. Durch die Erfindung werden die,.einleitend beschriebenen Forderungen erfüllt. Auch die Forderung, daß während des Verbrennungsvorganges die Temperatur der zuletzt an der Verbrennung teilnehmenden Frischgasmenge niedrig gehalten werden soll, wird durch die Erfindung in hohem Maße erreicht; denn die der Zündkerze gegenüberliegende Wand der beiden Teilverbrennungsräume befindet sich auf der Seite des kühler gehaltenen Ansaugkanals, was Klopferscheinungen vermeiden hilft.

Abgesehen davon, arbeiten beide Teilverbrennungsräume gemäß der Erfindung unter gleichen Bedingungen,- wodurch optimale Verhältnisse, geschaffen werden.

s'i-'ϊή der Zeichnung: ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Zylinder mit Zylinderkopf und

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Unterseite des Zylinderkopfes.·, ·■.... ■■·■;■,-,.-. -Γ. v: :, ■■■■■.

Nach dem Ausführungsbeispiel ist der gesamte Verbrennungsraum in zwei im Zylinderkopf 11 untergebrachte Brennkammern 12 und 13 aufgeteilt, die in der oberen Totpunktlage des Kolbens 14 nur durch einen zwischen der Unterseite des Zy linder kopf es 11 und einem Teil des Kolbenbodens gebildeten Quetschraum 19 verbunden sind, dessen Höhe durch den bei Annäherung des Kolbenbodens an den Zylinderkopf Ü geringstmöglichen Abstand bestimmt wird. Infolge des Quetschraumes 19 wird eine gute Verwirbelung des Gemisches erzielt. Durch das mit großem Durchmesser ausgebildete Einlaßventil 20 wird bei Vergasermotoren entweder Gemisch angesaugt oder bei Einspritzmotoren Luft. Sein Mittelpunkt liegt auf der Symmetrieebene 21 des Zylinders. Der große Zeitquerschnitt des Einlaßventils zusammen mit günstigen Einströmverhältnissen in den Zylinder unter Vermeidung irgendwelcher Aufheizungen der Frischgase, z. B. durch ein benachbartes Auslaßventil, ergibt einen hohen volumetrischen Wirkungsgrad und damit hohe spezifische Leistungen. Die beiden Brennkammern 12 und 13 sind symmetrisch zur Ebene 21 des Zylinders angeordnet und nahe an das Einlaßventil 20 herangerückt, damit ein möglichst großer Überströmquerschnitt zwischen den beiden Brennkammern 12 und 13 und dem Zylinder entsteht. Die Zündkerzen 17, 18, die vorzugsweise horizontal gegenüber dem Quetschraum angeordnet sind und möglichst nahe an den Auslaßventilen 15, 16 liegen, werden am Ende des Ver- -, ■■'dichtungshubes durch das verwirbelte Frischgemisch, das gegen dieselben strömt, gekühlt. Die Achsen der Auslaßventile 15; 16 sind geneigt angeordnet und kreuzen oben die Achse des Einlaßventils 20, wodurch die Ventilbetätigung einfacher wird. Die im Durchmesser klein gehaltenen Auslaßventile 15, 16 bringen ίο einen kurzen Wärmeleitweg zum Ventilsitz mit sich, was niedrigere Ventiltemperaturen zur Folge hat und die Klopffestigkeit wiederum erhöht.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kolbenbrennkraftmaschine mit Fremdzün-'..'. dung, bei welcher der Brennraum in mehrere, vorzugsweise zwei, einzelne mit je einer Zündeinrichtung versehene Brennkammern unterteilt ist, die

ao ,in der oberen Totpunktlage des Kolbens durch einen zwischen der Unterseite des Zylinderkopfes

.. und einem Teil des Kolbenbodens gebildeten .'•Quetschraum verbunden sind, dessen. Höhe durch den bei Annäherung des Kolbenbodens an den Zylinderkopf geringstmöglichen Abstand bestimmt ist, dadurch ,gekennzeichnet, daß in jeder. Brennkammer (12, 13) an ihrer oberen Begrenzung ein gesteuertes Auslaßventil vorgesehen ist, während das Einlaßventil (20) in der den Quetschraum. (19) begrenzenden Fläche des Zylinderkopfes liegt;

2. Kolbenbrennkraftmaschine mit zwei Brennkammern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (20), in der Projektion auf den Kolbenboden betrachtet, im wesentlichen innerhalb der einen Hälfte der Kreisfläche des Zylinders angeordnet ist, während die zwei innerhalb des Zylinderkopfes (11) untergebrachten Brennkammern (12, 13) und die darin vorgesehenen Auslaßventile (15, 16) größtenteils innerhalb der anderen Hälfte der Kreisfläche des Zylinders liegen.

3. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt, des Einlaßventils (20) in der durch die Zylinderlängs-., achse verlaufenden Symmetrieebene (21) der bei-, den Auslaßventile (15,16) liegt.

,

4. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz, der Auslaßventile (15,16) schräg angeordnet ist,, so daß sich die Längsachse des Einlaßventils (20) und die Längsachsen der Auslaßventile (15, 16) oben kreuzen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 605 789; ...
USA.-Patentschriften Nr. 1907 663, 1658 463.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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