DE1299928B

DE1299928B - Brennkraftmaschine mit direkter Kraftstoffeinspritzung

Info

Publication number: DE1299928B
Application number: DEU5812A
Authority: DE
Inventors: Boettger Josef
Original assignee: Tatra np
Current assignee: Tatra np
Priority date: 1958-03-08
Filing date: 1958-12-04
Publication date: 1969-07-24

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit direkter Kraftstoffeinspritzung und Verdichtungszündung, mit einem im Kolben symmetrisch oder beinahe symmetrisch zur Zylinderachse angeordneten und im wesentlichen rotationskörperförmigen Brennraum, in welchem sich gegen Ende des Verdichtungshubes nahezu das gesamte angesaugte Luftvolumen befindet, das vorher in eine heftige Drehbewegung um die Brennraumachse versetzt wurde, und mit einer zu diesem Brennraum außermittig angeordneten Einspritzdüse,'die den Kraftstoff in mindestens zwei Kraftstoffstrahlen von verschiedener freier Länge an verschieden heiße Wandstellen des Brennraumes spritzt, bei der der kürzeste Kraftstoffstrahl mit einem Id einen Anteil über den Rand der Brennraumwand gegen den Boden des Kolbens gespritzt wird, wodurch der.überspritzte Kraftstoffanteil eine der Einströmungsrichtung der Verbrennungsluft entgegengerichtete Ausbreitungskomponente erhält, nach Patent 1175 486.
Nach neueren Erkenntnissen kann bei solchen Motoren durch das überspritzen des Randes der Brennraumöffnung mit großer Sicherheit die Stelle der ersten Selbstzündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches bestimmt werden, weil an der Stelle der Rand-überspritzung einerseits die höchste Temperatur des Kolbenbodens und des Brennraumes und andererseits auch das zur Selbstzündung notwendige günstige Kraftstoff-Lut-Gernisch vorherrscht, wenn der über den Rand gespritzte Kraftstoff der einströmenden Verbrennungsluft mehr oder weniger entgegengespritzt wird. Hat die in den Kolbenbrennraum einströmende Verbrennungsluft dabei eine hinreichende Geschwindigkeit, so wird bei einer solchen ersten Selbstzündung erfahrungsgemäß jedwedes Verbrennungsgeräusch (Klopfen oder Naglen) unterbunden, ohne daß bei dem an sich verhältnismäßig lang' samen Druckanstieg der Verbrennungsgase im Zylinder (z. B. mittels eines Indikator-Diagramms gemessen) die Verbrennungsgüte leiden würde. Dieses günstige Ergebnis hängt vor allem damit zusammen, daß der verkürzte Zündverzug nur für den überspritzten kleinsten Kraftstoffanteil gilt, der gleich zu Beginn der Gemischbildung des übrigen Kraftstoffs zündet und zu einem mäßigen, stetigen übergang vom Verdichtungsdruck zum Arbeitsdruck führt.
Bei dem vorgenannten Verfahren spielt der Ort der ersten Selbstzündung noch insofern eine wesentliche Rolle, als das anschließende Durchbrennen. - nunmehr in Richtung der in den Kolbenbrennraum einströmenden Verbrennungsluft - wesentlich schneller erfolgen kann als bei den früher üblichen Verfahren, bei denen die erste Zündung von einer im Brennraum selbst befindlichen Stelle ausging, wo der gezündete Kraftstoff vor allem entgegen der einströmenden Verbrennungsluft durchbrennen mußte. Der Vorteil der einwandfreien klopffreien Verbrennung braucht also nicht mehr durch eine zu langsame, den Wirkungsgrad des Motors herabsetzende Verbrennung erkauft zu werden.
Zu bemerken ist noch, daß es bereits bekannt ist, zur Aufbereitung des Kraftstoffs durch die in der Nähe des Auslaßventils herrschenden höheren Temperaturen die Auftreffstelle des Kraftstoffstrahls unterhalb oder in der Nähe des Auslaßventils vorzusehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das vorgenannte Einspritz- und Verbrennungsverfahren im Sinne einer weitestmöglichen Verkürzung des für den überspritzten Kraftstoffanteil geltenden Zündverzuges weiter zu vervollkommnen und dadurch vor allem den Ort der ersten Selbstzündung mit noch größerer Sicherheit als bisher und ohne Rücksicht auf die Art der Anströmung des überspritzten Kraftstoffanteils festzulegen.
Bei einer Brennkraftmaschine mit direkter Kraftstoffeinspritzung und Verdichtungszündung, mit einem im Kolben symmetrisch oder beinahe symmetrisch zur Zylinderachse angeordneten und im wesentlichen rotationskörperförmigen Brennraum, in welchem.sich gegen Ende des Verdichtungshubes nahezu das gesamte angesaugte Luftvolumen befindet, das vorher in eine heftige Drehbewegung um die Brennraumachse versetzt wurde, und mit einer zu diesem Brennraum außermittig angeordneten Einspritzdüse, die den Kraftstoff in mindestens zwei Kraftstoffstrahlen von verschiedener freier Länge an verschieden heiße Wandstellen des Brennraus spritzt, bei der der kürzeste Kraftstoffstrahl mit einem kleinen Anteil über den Rand der Brennraumwand gegen den Boden des Kolbens gespritzt wird, wodurch der überspritzte Kraftstoffanteil eine der Einströmungsrichtung der Verbrennungsluft entgegengerichtete Ausbreitungskomponente erhält, nach Patent 1175 486, besteht die erfindungsgemäße Lösung darin, daß sich bei einer Diesel-Brennkraftmaschine mit ventilgesteuertem Auspuff die überspritzstelle des Kraftstoffs an einer dem Ventilteller des Auspuffventils möglichst nahegelegenen Stelle des Kolbens - z. B. unter diesem - befindet. Die bei laufendem Motor am Auspuff-Ventilteller konzentrierte Wärme verkürzt den Zündverzug des in umittelbarer Nähe befindlichen, über den Brennraumrand gespritzten Kraftstoffanteils ganz beträchtlich und macht das richtige, erste Zünden an dieser Stelle weitgehend unabhängig von der Art und Intensität der Anströmung dieses Kraftstoffanteils durch die in den Brennraum einströmende Verbrennungsluft, weil die vom Auspuff-Ventilteller her erfolgenden Aufheizung des überspritzten Kraftstoffantells die Zündwilligkeit dieses Kraftstoffs weit mehr noch als das von der einströmenden Verbrennungsluft her erzeugte Aufstauen des Kraftstoffs begünstigt.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Einspritzung liegt darin, daß der bei den bisherigen Einspritzverfahren verhältnismäßig große Einfluß des Zündverzuges auf den Verbrennungsablauf herabgesetzt wird und damit auf den Einbau eines verhältnismäßig teueren und im Betrieb störanfälligen Spritzverstellers verzichtet werden kann. Ein mit der erfindungsgemäßen Einspritzung arbeitender Dieselmotor hat infolge des verhältnismäßig schnellen Durchbrennens und absolut klopffreien Betriebs einen sehr guten thermischen Wirkungsgrad und ist dadurch im Betrieb billig. Hinzu kommt noch, daß durch den Wegfall eines besonderen Spritzverstellers auch die Herstellungskosten entsprechend niedrig liegen.

Claims

Patentanspruch-Brennkraftmaschine mit direkter Kraftstoffeinspritzung und Verdichtungszündung, mit einem im Kolben symmetrisch oder beinahe symmetrisch zur Zylinderachse angeordneten und im wesentlichen rotationskörperförmigen Brennraum, in welchem sich gegen Ende des Verdichtungshubes nahezu das gesamte angesaugte Luftvolumen befindet, das vorher in eine heftige Drehbewegung um die Brennraumachse versetzt wurde, und mit einer zu diesem Brennraum außermittig angeordneten Einspritzdüse, die den Kraftstoff in mindestens zwei Kraftstoffstrahlen von verschiedener freier Länge an verschieden heiße Wandstellen des Brennraumes spritzt, bei der der kürzeste Kraftstoffstrahl mit einem kleinen Anteil über den Rand der Brennraumwand gegen den Boden des Kolbens gespritzt wird, wodurch der überspritzte Kraftstoffanteil eine der Einströmungsrichtung der Verbrennungsluft entgegengerichtete Ausbreitungskomponente erhält, nach Patent 1175 486, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei einer Diesel-Brennkraftmaschine mit ventilgesteuertem Auspuff die überspritzstelle des Kraftstoffs an einer dem Ventilteller des Auspuffventils möglichst nahegelegenen Stelle des Kolbens - z. B. unter diesem Ventilteller - befindet.