DE1526286A1 - Luftverdichtende Viertakt-Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremdzuendung - Google Patents

Luftverdichtende Viertakt-Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremdzuendung

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DE1526286A1 DE19661526286 DE1526286A DE1526286A1 DE 1526286 A1 DE1526286 A1 DE 1526286A1 DE 19661526286 DE19661526286 DE 19661526286 DE 1526286 A DE1526286 A DE 1526286A DE 1526286 A1 DE1526286 A1 DE 1526286A1
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Description

"Luftverdichtende Viertakt- Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremdzündung"
Die Erfindung bezieht sich auf eine luftverdichtende Viertakt-Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremdzündung, bei welcher der Brennstoff in einen kompakten Brennraum gleichgerichtet zu einer im Brennraum aufrechterhaltenen und an der Brennraumwandung entlanggeführten Luftströmung eingespritzt wird.
Luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschinen werden mit einer Fremdzündung ausgerüstet, um außer dem üblicherweise in luftverdichtenden Brennkraftmaschinen zu verbrennenden Brennstoffen auch solche Brennstoffe verwenden zu können, mit denen im allgemeinen nur gemischverdichtende Brennkraftmaschinen betrieben werden. Schwierigkeiten bereitet hierbei allerdings eine sichere Zündung des Brennstoff-Luftgemisches besonders bei Leerlaufdrehzahlen der Brennkraftmaschine und bei Teillast mit höheren Luftzahlen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine derart auszubilden, daß in allen Drehzahlbereichen und Lastbereichen eine sichere Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches gewährleistet ist, und die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Umfangswandung des Brennraumes eine stetig in Richtung auf die Zündquelle zulaufende Rinne angeordnet ist und der Brennstoff von einer Einspritzdüse unter nicht zu vernachlässigender freier Strahllänge direkt in die Rinne gespritzt wird.
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Durch die Rinne wird ein Teil des eingespritzten und im Brennraum in der Hauptsache luft verteilten Brennstoffes aufgefangen und infolge der Ausrichtung der Rinne auf die Zündquelle hin ohne jede Umlenkung mit Hilfe der strömenden Verbrennungsluft bis in den Bereich der Zündquelle transportiert, so daß dort unabhängig von den jeweiligen Lastverhältnissen der Brennkraftmaschine eine bestimmte Menge von Brennstoff und Luft in einem verhältnismäßig konstanten Mischungsverhältnis für eine sichere Durchzündung zur Verfugung steht.
In vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann die Tiefe der im Brennraum angeordneten Rinne in Richtung nach der Zündquelle stetig zunehmend ausgebildet sein und die Rinne kann an ihrer tiefsten Stelle im Bereich der Zündquelle durch eine Wandung abeschlossen sein, die unter einer Abrundung an die Bodenwandung der Rinne anschließt. Durch diese Gestaltung der Rinne wird erreicht, daß der Brennstoff unmittelbar vor der Zündquelle von der Rinne losgelöst und gezielt an die Zündquelle herangeführt wird.
Damit Brennstoff bei jeder Drehzahl der Brennkraftmaschine in die Rinne gelangt, kann diese an ihrem Beginn in der Brennraumwandung mit einer örtlichen Verbreiterung versehen sein. Zum gleichen Zweck kann die Rinne - in Draufsicht gesehen - im wesentlichen dreieckig ausgebildet sein, derart, daß eine Spitze der Rinne im Bereich der Zilsdquelle liegt. Bei dreieckiger Ausbildung der Rinne kann ferner eine Seitenbegrenzung der Rinne parallel zur Mittellängsachse der Brennkraftmaschine angeordnet sein.
Die Rinne kann im Querschnitt rechteckig oder halbrund ausgebildet sein, es lassen sich aber auch andere Querschnittsformen verwirklichen, ohne daß die Aufgabe der Rinne dadurch beeinträchtigt würde. Vorteilhaft kann die Rinne in Richtung auf die Zündquelle schräg zulaufend angeordnet sein.
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Das Volumen der Rinne kann in weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes derart bemessen sein, daß es der bei Leerlauf abgespritzten Brennstoffmenge im wesentlichen entspricht.
Als Zündquelle kann eine Zündkerze vorgesehen sein, mit gleichem Erfolg läßt sich aber auch eine Glühkerze oder eine Spezialzündkerze verwenden.
Vorteilhaft kann der Brennstoff Gleichzeitig in zwei Strahlen aus der Einspritzdüse in die Rinne im Brennraum gespritzt werden und der Brennraum kann entweder im Kolben oder im Zylinderkopf angeordnet sein.
Der Brennraum kann rotationssymmetrisch ausgebildet sein, um den Drall in der Verbrennungsluft lange aufrecht zu erhalten.
In einer Draufsicht gesehen, kann die Zündquelle innerhalb des Brennraumumrisses liegen oder kann diesen nur zum Teil schneiden, so daß besondere Maßnahmen, um zwischen der Zündquelle und dem Brennraum eine geeignete Verbindung herzustellen, überflüssig werden.
Die Einspritzdüse kann der Zündquelle diametral gegenüberliegend angeordnet sein. Sofern der Brennraum am Zylinderkopf angeordnet ist, kann die Zündquelle auch in radialer Richtung an den Brennraum angesetzt sein.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in mehreren Ausführungs· beispielen dargestellt. Es zeigen:
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Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf den Kolben einer luftverdichtenden Viertakt-Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremdzündung und mit im Kolben angeordnetem kompakten Brennraum,
Fig. 2 eine Schrägansicht auf den Kolben gemäß Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht auf eine Rinne mit einer Verbreiterung am Rinnenbeginn,
Fig. 4 eine Ansicht auf eine im wesentlichen dreieckförmige Rinne,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Kolben mit einer im Querschnitt rechtwinkligen Rinne,
Fig. 6 einen Schnitt entsprechend Fig. 5 mit einer im Querschnitt halbrunden Rinne,
Fig. 7 schematisch eine Draufsicht auf eine liiftverdichtende Viertakt-Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremdzündung, bei welcher der Brennraum im Zylinderkopf angeordnet ist,
Fig. 8 schematisch eine Draufsicht entsprechend Fig. 7 mit anderer Anordnung der Einspritzdüse und der Zündquelle am Brennraum und
Fig. 9 einen Schnitt durch einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine nach Fig. 8.
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Nach den Fig. 1 und 2 ist zentral im Boden 1 des Kolbens 2 einer "■ luftverdichtenden Viertakt- Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremdzündung der kompakte Verbrennungsraum 3 angeordnet. Der Verbrennungsraum 3 ist scheibenförmig ausgebildet. Der Übergang von seiner Umfangswandung 4 zur Bodenwandung 5 ist abgerundet.
In der Umfangswandung 4 des Brennraumes 3 befindet sich die im wesentlichen in Umfangsrichtung des Brennraumes sich etwa über 90° erstreckende Rinne 6, die etwa in halber Brennraumhöhe beginnt und verhältnismäßig nahe am Boden 1 des Kolbens 2 endet. Die Tiefe der Rinne 6 nimmt bis zu ihrem Ende stetig zu. An ihrer tiefsten Stelle ist sie durch die Wandung 7 abgeschlossen, die mit der Abrundung 8 an die Bodenwandung 9 der Rinne 6 anschließt.
Über dem Kolben 2 ist im nicht gezeigten Zylinderkopf der Brennkraftmaschine die Zündquelle 10 angeordnet, und zwar derart, daß sie innerhalb des Brennraumumfanges liegt oder diesen zum Teil schneidet. Außerdem liegt die Zündquelle 10 dort, wo die Rinne 6 endet. Im Zylinderkopf ist ferner die als Lochdüse ausgebildete Einspritzdüse 11 angeordnet. Sie liegt der Zündquelle 10 diametral gegenüber, ist jedoch näher an die Mittellängsachse des Kolbens herangedrückt als die Zündquelle.
Während im Brennraum 3 bei dem Verdichtungshub des Kolbens 2 eine heftige Luftströmung , die durch eine besondere Gestaltung des Einlaßkanales oder des Einlaßventiles erzielt wird, in Pfeilrichtung 12 herrscht, wird kurz vor dem oberen Totpunkt des Kolbens aus der Einspritzdüse mit zwei Strahlen 13, 14 Brennstoff abgespritzt. Beide Strahlen 13, 14 spritzen Brennstoff unter nicht zu vernachlässigender freier Strahllänge durch die in Pfeilrichtung 12 rotierende Verbrennungsluft hindurch direkt in die Rinne Dabei ist der Strahl 13 auf den Beginn der Rinne 6 und der Strahl 14 weiter in Richtung auf das Ende der Rinne 6 gerichtet. In der Rinne 6 sammelt sich demnach eine gewisse Brennstoffmenge, die durch die Rinne 6 unter Mitwirkung der rotierenden Verbrennungsluft in Richtung auf die Zündquelle
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geleitet wird. Am Ende der Rinne 6 wird der Brennstoff durch die Abrundung 8 und die Wandung 7 direkt bis vor die Zündquelle 10 geschleudert, so daß eine sichere Durchzündung gewährleistet ist.
Der Kolben 2 mit der im Brennraum 3 angeordneten Rinne 6 kann in einer Brennkraftmaschine mit quantitativer Regelung und mit gleichem Erfolg auch in einer Brennkraftmaschine mit qualitativer Regelung angeordnet werden. Die zur Förderung des Brennstoffes zur Einspritzdüse 11 vorgesehene Einspritzpumpe kann entweder als Einspritzpumpe mit konstantem Förderbeginn oder als Einspritzpumpe mit konstantem Förderende ausgebildet sein.
In den Fig. 1 und 2 ist die Rinne 6 ähnlich einer Nute ausgebildet, bei welcher die beiden Begrenzungsseiten von Beginn bis Ende jeweils parallel zueinander verlaufen. Die Rinne 6 kann stattdessen auch entsprechend der Darstellung in Fig. 3 ausgebildet sein, bei welcher am Beginn der Rinne 6 eine örtliche Verbreiterung 15 vorgesehen ist, um unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine den Brennstoffstrahl 13 mit Sicherheit in die Rinne 6 spritzen zu können. Gegebenenfalls kann auch für den Brennstoff strahl 14 eine der Verbreiterung 15 ähnliche Verbreiterung an der Rinne angeordnet sein.
Wie Fig. 4 zeigt, kann die Rinne 6 auch im wesentlichen dreieckförmig gestaltet sein, derart, daß die Seite 16 des Dreiecks parallel zur Mittellängsachse des Kolbens steht und die Spitze 17 des Dreiecks am Ende der Rinne in der Nähe der Zündquelle angeordnet ist.
Nach Fig. 5 kann der Querschnitt der Rinne 6 rechteckig ausgebildet sein, wobei die Ecken 18 leicht abgerundet sein können. Gegebenenfalls kann auch der Übergang 19 der Rinne in die Umfangswandung 4 des Brennraumes mehr oder weniger leicht abgerundet sein.
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In Fig. 6 ist eine Rinne 6 dargestellt, die im Querschnitt halbrund ausgebildet ist. Auch bei dieser Rinne kann der Übergang in die Umfangswandung 4 des Brennraumes abgerundet sein.
In Fig. 7 ist schematisch mit dem Zylinder 20 und dem Brennraum 3 eine Brennkraftmaschine dargestellt, bei welcher der Brennraum im Zylinderkopf angeordnet ist und versetzt zum Zylinder liegt, derart, daß der Brennraum über den Zylinderumfang hinausgreift. Der Brennraum ist als kompakter rotationssymmetrischer Brennraum ausgebildet, in dem das Auslaßventil 21 hängend angeordnet ist. In der Umfangswandung des Brennraumes ist die Rinne 6 angeordnet, die in dem Bereich der Umfangswandung beginnt, der dem hängend über dem Zylinder 20 im Zylinderkopf angeordneten Einlaßventil 22 benachbart ist. Von ihrem Beginn an wird die Rinne 6 stetig tiefer und läuft stetig in Richtung auf die Zündquelle 10 zu, die etwa - im Grundriss gesehen - an der Überschneidung zwischen Zylinder 20 und Brennraum 3 angeordnet ist. Die Einspritzdüse 11 liegt dem Beginn der Rinne 6 diametral gegenüber, so daß die Brennstoff strahlen 13, 14 praktisch durch den ganzen Brennraum 3 hindurchgeführt sind. Die Strömung der Verbrennungsluft im Brennraum 3 ist mit 12 bezeichnet.
Im Falle der schematisch dargestellten Brennkraftmaschine nach Fig. ist der Brennraum 3 versetzt zum Zylinder 20 im Zylinderkopf angeordnet. Von dem hängend im Brennraum 3 angeordneten Auslaßventil führt der Auslaßkanal 23 zu der nächst gelegenen Zylinderkopflängsseite und zur gleichen Seite führt der Einlaßkanal 24 von dem über dem Zylinder 20 hängend im Zylinderkopf angeordneten Einlaßventil 22. Die Einspritzdüse 11 liegt unter dem Auslaßkanal 23, de diametral der Einspritzdüse gegenüberliegende Zündquelle 10 steht zur Umfangswandung 4 des Brennraumes 3 radial. Die Rinne 6, in welche die aus der Einspritzdüse 11
ORIGINAL INSPECTED 909887/0548
-8-
austretenden Brennstoffstrahlen 13, 14 gerichtet sind, liegt zwischen der Einspritzdüse 11 und der Zündquelle 10 in dem über den Zylinder hinausragenden Bereich der Umfangswandung 4 des Brennraumes 3. Die Strömungsrichtung 12 der Verbrennungsluft ist gleichsinnig zur stetig tiefer werdenden Rinne 6. Der Zylinderkopf nach Fig. 9 entspricht dem einer Brennkraftmaschine nach Fig. 8. Besonders deutlich ist die horizontale Lage der Einspritzdüse 11 unter dem Auslaßkanal 23 und die im wesentlichden radial an den Brennraum 3 angesetzte Zündquelle 10 in Form einer Zündkerze zu erkennen.
Die im wesentlichen dreieckförmig ausgebildete Rinne 6, in welche die Brennstoff strahlen 13, 14 treffen, leiten den Brennstoff bi s vor die Zündquelle 10. Die Verbrennungsluft rotiert in dem Brennraum 3 in Pfeilrichtung 12.
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Claims (1)

  1. -9- . Daim 7082/4
    7. März 1966
    Patentansprüche
    1. Luftverdichtende Viertakt- Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremdzündung, bei welcher der Brennstoff in einen kompakten Brennraum gleichgerichtet zu einer im Brennraum aufrechterhaltenen und an der Brennraum wandung entlanggeführten Luftströmung eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umfangswandung (4) des Brennraumes (3) eine stetig in Richtung auf die Zündquelle (10) zulaufende Rinne (6) angeordnet ist und der Brennstoff von einer Einspritzdüse (11) unter nicht zu vernachlässigender freier Strahllänge direkt in die Rinne gespritzt wird.
    *· Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der im Brennraum angeordneten Rinne in Richtung nach der Zündquelle stetig zunehmend ausgebildet ist.
    S. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne an ihrer tiefsten Stelle im Bereich der Zündquelle durch eine Wandung abgeschlossen ist, die unter einer Abrundung an die Bodenwandung der Rinne anschließt.
    4. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne an ihrem Beginn in der Brennraum wandung mit einer örtlichen Verbreiterung versehen ist.
    5. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne -in Draufsicht gesehen- im wesentlichen dreieckig ausgebildet ist, und eine Spitze der Rinne im Bereich der Zündquelle liegt.
    6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seitenbegrenzung der Rinne parallel zur Mittellängsachse der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
    7. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne im Querschnitt rechteckig ausgebildet ict.
    909887/0 Si 8 " ORIGINAL1NSPECTEd
    -10- Daim 7082/4
    8. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, da/3 die Rinne im Querschnitt halbrund ausgebildet ist.
    9. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen Ibis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne in Richtung auf die Zündquelle schräg zulaufend angeordnet ist.
    10. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Rinne der bei Leerlauf abgespritzten Brennstoffmenge im wesentlichen entspricht.
    11. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Zündquelle eine Zündkerze vorgesehen ist.
    12. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff gleichzeitig in zwei Strahlen aus der Einspritzdüse in die Rinne gespritzt wird.
    13. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum im Kolben angeordnet ist.
    14. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekenxirzeichnet, daß der Brennraum im Zylinderkopf angeordnet ist.
    15. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
    16. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß - in Draufsicht gesehen - die Zündquelle innerhalb des Brennraumumrisses liegt oder diesen nur zu einem Teil schneidet.
    *'?« Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüse der Zündquelle diametral gegenüberliegt.
    ■:-ö» ;5reiirikr-aa:i"iiE3efciii® nach den Ansprüchen 1 bis 15 mit im Zylinderkopf angeordnetem Brennraum, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündquelle :'ii r&aislBT Eishimig an sffftflfg^FWlfU^Sesetzt ist.
    ORIGINAL INSPECTED
DE19661526286 1966-03-12 1966-03-12 Luftverdichtende Viertakt-Einspritzbrennkraftmaschine mit Fremdzuendung Pending DE1526286A1 (de)

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