DE1242400B

DE1242400B - Ventilgesteuerte Brennkraftmaschine mit direkter Kraftstoffeinspritzung, insbesondere Viertakt-Dieselmaschine fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1242400B
Application number: DED42482A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Scherenberg
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1963-09-14
Filing date: 1963-09-14
Publication date: 1967-06-15

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Fnt. Cl.:

F 02 b -23/06

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Deutsche Kl.: 46 a - 23/06

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

Auslegetag:

Ausgabetag:

P 12 42 400.9-13 (D 42482)

14. September 1963

15.Juni 1967

10. September 1970

Patentschrift weicht von der Auslegeschrift ab

Die Erfindung betrifft eine ventilgesteuerte Brennkraftmaschine mit direkter Kraftstoffeinspritzung, insbesondere Viertakt-Dieselmaschine für Kraftfahrzeuge, bei welcher der Kraftstoff mittels' einer im Zylinderkopf angeordneten Düse durch einen um die Zylinder- oder Brennkammerachse kreisenden Luftwirbel in mehreren kompakten Strahlen mit solcher Durchschlagkraft in eine im Kolben der Maschine angeordnete Brennkammer eingespritzt wird, daß er sich dort zunächst als flüssiger Film niederschlägt, ίο sich anschließend in Dampf form wieder abhebt und von der in der Brennkammer kreisenden Luft mitgerissen wird. ,

Bei einer Brennkraftmaschine obiger Art (deutsche Patentschrift 865 683) ist die Einspritzdüse zur Erzielung nur kurzer Strahlwege bis zum Auftreffen des Kraftstoffs auf die Brennkammerwandung exzen-. trisch zur Brennkammer angeordnet.

Es liegt die Aufgabe vor, auch bei zentraler An-Ordnung der Einspritzdüse die Filmauftragung des Kraftstoffes zu ermöglichen und zugleich für eine ' ungestörte Entwicklung des horizontalen Luftwirbels und dessen geordnete Führung zu sorgen.

Die Mittel zur Lösung der gestellten Aufgabe be-

■ stehen erfindungsgemäß darin, daß bei zentraler oder ϊ angenähert zentraler Anordnung der Düse eine zen-

■ trale, vom Boden dei Brennkammer bis in die Höhe • der Kolbenbodenebene aufsteigende, radiale und gegen den Zylinderkopf hin offene Durchspritzkanäle aufweisende Erhebung vorgesehen ist.

Es ist zwar eine selbstzündende Brennkraftmaschine mit direkter Kraftstoffeinspritzung bekannt (deutsche Auslegeschrift 1055 873), bei der der Kraftstoff ebenfalls mittels einer im Zylinderkopf zentral über dem Kolbenbrennraum angeordneten Düse eingespritzt wird und ebenfalls eine zentrale, vom Boden der Brennkammer bis in die Höhe der Kolbenbodenebene aufsteigende Erhebung vorgesehen ist. Diese Erhebung dient jedoch nicht dazu, durch die zentrale Düsenanordnung bedingte lange Kraftstoffstrahlen mittels Durclispritzkanälen vor dem Aufreißen ihrer Mantelfläche zu schützen, vielmehr wird der Kraftstoff auf diese Erhebung aufgetragen, so daß bei nur kurzer freier Strahllänge der Kraftstoff unter flachem Winkel auf die Wand auftrifft. Damit kommt der zentralen Erhebung eine gänzlich andere Bedeutung als bei der Erfindung zu. Es ist ferner eine Brennkraftmaschine bekannt, bei welcher am abgeflächten Ende eines in Kegelform in den Zylinderraum hineinragenden Zylinderköpfbodens, vom Einspritzende einer zentralen Kraftstoffj einspritzdüse ausgehend, gegen den Zylinderraum Ventilgesteuerte Brennkraftmaschine mit
direkter Kraftstoffeinspritzung, insbesondere
Viertakt-Dreselmaschine für Kraftfahrzeuge

Patentiert für:

Daimler-Benz Aktiengesellschaft,

7000 Stuttgart-Untertürkheim, Mercedesstr. 136

Als Erfinder benannt: ■>
Dr.-Ing. Hans Scherenberg,
7000 Stuttgart-Heumaden

zu nach unten offene, radiale Durchspritzkanäle vorgesehen sind und der Kraftstoff quer in einen um die Zylinderachse kreisenden Luftwirbel eihgespritzt wird. Die bekannte Maschine gibt jedoch keinen Hinweis auf eine Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei der bekannten Maschine wird nicht in kompakten Strahlen eingespritzt. Außerdem wird die Maschine nicht ventilgesteuert, sondern mittels vom Arbeitskolben nahe seiner äußeren Totlage überlaufender Luftaus- und -einlaßschlitze. Außerdem weist der Kolben keine zur Zylinderachse senkrecht liegende ebene Bodenfläche auf, sondern eine kegelig nach einwärts gerichtete Stirnfläche, die eine becherförmige ^Brennkammer im Kolben begrenzt, in deren Wand ein Ring von Lufteintrittsschlitzen vorgesehen ist, die sich bei äußerer Kolbentotlage mit den Lufteinströmschlitzen des Zylinders decken. Es liegen also bei der bekannten Maschine von der vorliegenden Erfindung völlig abweichende Verhältnisse hinsichtlich der Kraftstoffaufbereitung, Spülung, Aufladung und des Ablaufes der Verbrennung vor. Durch die Erfindung ist von vornherein für eine ungestörte Entwicklung eines kräftigen, sich lange haltenden Horizontalwirbels und dessen geordnete Führung gesorgt, und¹ die aus der Düse austretenden kompakten Strahlen liegen vor einem unzeitigen Aufreißen ihrer Mantelflächen gut geschützt.

In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispieien dargestellt, und zwar zeigt ,

F i g. 1 einen zentralen Ausschnitt des unmittelbar vor der Einspritzdüse sich befindenden Arbeitskolbens der Brennkraftmaschine, mit einer in diesem angeordneten Brennkammer im Querschnitt.

F i g. 2 ein Grundrißschema der Anordnung nach F i g. 1 und

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F i g. 3 eine weitere Brennkammerausführung im Grundriß.

Wie insbesondere die F i g. 1 zeigt, ist der Brennkraftmaschinenkolben 1 mit einer ringförmigen Brennkammer 2 versehen. Das Stirnende des zentralen Kolbenabschnittes 3 liegt zu der ebenen Kolbenbodenfläche 4 bündig und weist eine mittlere kleine Vertiefung auf, in welche bei innerer Kolbentotlage das Einspritzende der vom Zylinderkopf nach unten ragenden Kraftstoffeinspritzdüse 6 eintritt. Unter der Voraussetzung, daß die Düse den Kraftstoff in vier ■ jeweils rechtwinklig zueinanderstehenden Strahlen einspritzt, zweigen von der Vertiefung 5 vier in dem zentralen Kolbenabschnitt 3 vorgesehene Durchspritzkanäle 7 ab, deren Boden in Anpassung an die Form und Richtung der Strahlen ein wenig nach unten geneigt verläuft. Der in der Brennkammer kreisende Luftwirbel ist in F i g. 2 mit W bezeichnet. Das Einspritzen des Kraftstoffes in verhältnismäßig kompakten Strahlen mit einer solchen Durchschlagskraft, daß ao der Kraftstoff noch in flüssiger Form auf die Brennkammeraußenwand 2' auftrifft, und zwar etwa im oberen Drittel der Brennkammerhöhe. Nach dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 sind zwei Einlaßventile 8 und zwei Auslaßventile 9 vorgesehen. as

Die Wirkungsweise der beschriebenen und dargestellten Anordnung ergibt sich bei der Betrachtung der Figuren ohne weiteres. Die F i g. 1 und 2 zeigen, daß sich der um die Zylinder- oder Brennkammerachse kreisende Luftwirbel W nur in den von der zentralen Kolbenerhebung 3 und der äußeren Brennkammerwand 2' begrenzten Ringraum 2 wirksam entwickeln und die Strahlen erst nach ihrem Austritt aus den Kanälen 7 erfassen kann, während die Strahlwurzeln in den Kanälen geschützt liegen.

Die Anzahl der Einspritzstrahlen ist im Rahmen der Erfindung beliebig. Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 hat die zentrale Kolbenerhebung 3' eine angenähert rechteckige Form mit abgerundeten Ecken. Diese Anordnung hat die Wirkung, daß Brennkammerabschnitte" mit einem engeren Durchlaßquerschnitt 2" aber dafür mit einer durch Beschleunigung erhöhten Luftgeschwindigkeit im Bereich der Durchspritzkanalenden entstehen. Man kann die Engstellen auch umgekehrt dadurch schaffen, daß man die äußere Brennkammerwand 2' mit nach innen gerichteten Einbuchtungen versieht.

Claims

Patentansprüche:

1. Ventilgesteuerte Brennkraftmaschine mit direkter Kraftstoffeinspritzung, insbesondere Viertakt-Dieselmaschine für Kraftfahrzeuge, bei welcher der Kraftstoff mittels einer im Zylinderkopf angeordneten Düse durch einen um die Zylinderoder Brennkammerachse kreisenden Luftwirbel in mehreren kompakten . Strahlen mit solcher Durchschlagskraft in eine im Kolben der Maschine angeordnete Brennkammer eingespritzt wird, daß er sich dort zunächst als flüssiger Film niederschlägt, sich anschließend in Dampfform wieder abhebt und von der in der Brennkammer kreisenden Luft mitgerissen wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei zentraler oder angenähert zentraler Anordnung der Düse eine zentrale, vom Boden der Brennkammer bis in die Höhe der Kolbenbodenebene aufsteigende, radiale und gegen den Zylinderkopf hin offene Durchspritzkanäle aufweisende Erhebung vorgesehen ist. '

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Erhebung (3,3') eine mittlere Vertiefung (5) für den Eintritt des Einspritzdüsenendes bei innerer Kolbentotlage aufweist, von welcher Vertiefung die Durchspritzkanäle (7) abzweigen. _:

3. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchspritzkanäle (7) gegen die ringförmige' Brennkammer (2) zu, in Anpassung an die Kegelform der Kraftstoffstrahlen, sich in an sich bekannter Weise ebenfalls kegelig erweitern. .

4. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffstrahlen und Durchspritzkanäle (7) in an sich bekannter Weise sternstrahlenförmig gleichmäßig über den Kolbenquerschnitt verteilt angeordnet, sind.

5. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch vier, wie an" sich bekannt, jeweils einen Winkel von 90° einschließende Kraftstoffstrahlen und Durchspritzkanäle (7).

6. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkammerquerschnitt (2) im Bereich der äußeren Durchspritzkanalenden durch Ausbuchtungen der zentralen Kolbenerhebung (3, 3') und/oder Ein^ buchtungen der äußeren Brennkammerwand (2') abschnittsweise verengt ist (2").

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 509 838, 548 855.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 590/167 6.67

Bundesdruckerei Berlin