DE1751576A1

DE1751576A1 - Luftverdichtende selbstzuendende Einspritzbrennkraftmaschine mit Vorkammer

Info

Publication number: DE1751576A1
Application number: DE19681751576
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl-Ing Hoffmann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1968-06-21
Filing date: 1968-06-21
Publication date: 1971-07-08
Also published as: US3583372A

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 7796/4

Stuttgart-üntertürkheim 19. Juni 196.8

Patentanmeldung ■

Luftverdichtende selbstzündende Einspritzbrennkraftmaschine rr.it Vorkammer

Die j-rfindung bezieht sich auf eine luftverdichtende selbstzündende Einspritzbrennkrafturaschine mit einer im Zylinderkopf in wesentlichen axial angeordneten Vorkammer mit einem nach dem Zylinderraum hin venturiförmig schwach verjüngten Mündungskanal und mit um die Zylinderachse rotierend einströmender Verbrennungsluft j die während des Verdichtungshubes mit erhöhter Drallgeschwindigkeit in die Vorkammer übergeschoben wird und dort weiter rotiert, wobei der Kraftstoff entgegen der in die Vorkammer rotierend einströmenden Verbrennungsluft auf die Wandung des ivändun^skanals gespritzt wird, so daß eingespritzter Kraftstoff und einströmende Luft sich kreuzen und durch die entsprechend intensive Aufreißung des Kraftstoffstrahls ein beträchtlicher luftverteilter Kraftstoffanteil entsteht, während aer wandverteilte Kraftstoffanteil durch die in die Vorkammer rotierend übergeschobene Luft und die aus dieser wieder rotierend ausströmende Ladung filmartig verteilt, dampfförmig abgelöst, mit der Luft vermischt und verbrannt

wird, nach Patent ................ Anmeldung ..

(Daim 776 0/4).

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SAD ORIQtNAt

2 - · D<?.irr 7 7 96/4

VJclhrend die früher üblichen Vorkarrrcer-Dieselnaschinen noch den Hantel beträchtlicher Drosselverluste durch den überschiebevorgang zwischen Zylinderraum, und Vorkammer, rear-joinder Luftausnutzung und schlechter P.auchwerte aufwiesen, ermöglichen die der*: Hauptpatent entsprechenden Drennkraftmaschinen durch den in bezug auf die Vorkammer raündungsnahe v/anclverteilt aufgebrachten, wieder abgelösten, verdampften unc" verl.-rnnr.tor. Kraftstoffanteil einen ruhigen Lauf, P.ute Luftausnutzung und niedrige P.auchwerte, wobei selbst ir. Falle, fJaio die Verkarn^cr nahezu das ^esante Vercichtunrcsvolunen der¹ nrennlcrafti^oschirie aufnehmen sollte, durch die Venturiforp und eic r;rci6e lichte Weite des Iiündun^skanals der Vorkammer ?uch die Dr-osselverluste auf ein Minimum herabgesetzt uerden. Da es jecoch aus Raumgründen nicht immer möglich ist, das .qar.ze Vcr-dichtun^svolumen und damit die ganze Ladung in der iru 2-yl.iiiderkopf angeordneten Vor].:ammer unterzubrinpien, Fuß in solchen FälJ.er: ein Teil des Brennrauraes in einer entsprechenden Kolbenmulde· untergebracht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oen Hauptpatent entsprechende, zusätzlich zur Vorkammer mit einer Kolbenmulde versehene Brennkraftmaschine so zu gestalten, daß die Vorteile bezüglich Geinischbildung und Verbrennung nicht nur erhalten, sondern womöglich weiter verbessert werden.

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ORIGINAL

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Die gestellte Aufgabe ist erf inclungsgerpj/fj dadurch gelöst_s daß der Arbeitskolben der¹ Br ennkraftrias chine eine ringförmige Brennraumiuulde und der von dieser eingeschlossene Kolbenbodenteil eine bei der Verdichtungsendstellung des Arbeitskolbens in die Vorkammer unter Freilassung eines gegenüber der Mündungsöffnung der Vorkammer wesentlich kleineren Ringspaltes eintauchende Kuppe bildet. ·

Durch die Verengung des Eintrittsauer schnittes der Vorkammer durch den sich seinem -Verdichtungstotpunkt nähernden Kolben wird erreicht₅ daß die im Bereich des genannten Totpunktes an sich nur kleine" Geschwindigkeit der¹ in die Vorkammer über geschobenen Verbrennungsluft, die nach dem Ilauptpatent zur Genischbildung herangezogen wird, erhöht wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Brennraunmulde einen etwa halbkreisförmigen Ringquerschnitt auf, während die Kuppe des Arbeitskolbens mit einer etwa kegelmantelformigen Seitenviand tangential in die innere Seitenwand der Brennrauimnuläe übergeht. Hierdurch wird erreicht, daß das aus der Vorkammer durch den Rin^jpalt in die Brennraummulde überströmende Gemisch entlang der Icegelmantelformigen inneren Seitenwand der Mulde in diese einströmt und damit in der Mulde in einem torroidalen Wirbel etwa um die Querschnittsachse der Bingmulde rotiert, vrodurch eine besonders intensive Vermischung dieses Gemisches mit der in der Brennraumraulde befindlichen Luft erzielt wird.

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" ORIGINAL

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In der Zeichnung, die die erfindungsgemäße Brennraumanordnunp; in einem schematisch gehaltenen axialen Teilschnitt eines ArbeiteZylinders darstellt, ist die Erfindung beispielsweise verans chaulicht.

Die dargestellte Vorkammor-Dieselbrennkraftmaschine weist in ihrem Arbeitszylinder 1 einen Arbeitskolben 2 auf, der darin in bekannter Weise hin- und hergehend beweglich ist und die während seines Arbeitshubes auf ihn ausgeübte Druckkraft auf die dadurch rotierend angetriebene Kurbelwelle der Brennkraftmaschine als Antriebsdrehmoment überträgt.

Im Zylinderkopf 3 der Brennkraftmaschine ist eine rotationssymmetrische, im wesentlichen etwa zwiebelförraige Vorkammer 4 angeordnet, die nach dem Zylinderraum hin einen venturiförmig schwach verjüngten Mündungskanal 5 aufweist. Infolgedessen können beim Überschieben der in den Zylinderraum durch übliche, nicht besonders dargestellte Mittel rotierend einströmenden Verbrennungsluft in die Vorkammer 4 und auch beim Überströmen der Ladung aus der Vorkammer 4 in den Zylinderraum nur minimale Diesel Verluste entstehen«

Der Arbeitskolben 2 weist eine ringförmige Brennuaummulde -6 und der von dieser eingeschlossene Kolbenbodenteil eine bei der dargestellten Verdichtungsendstellung des Arbeitskolbens etwas in die Vorkammer 4 eintauchende axiale Kuppe 7 auf, so

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daß bei der "Verdlchtungsendstell'urig des Arbeitskolbens 2 'zwischen dem Mündungskanal 5 und der Kuppe 7 nur ein gegenüber der Mündungs öffnung der Vorkammer 4- wesentlich kleinerer "ingspalt 8 verbleibt. Im übrigen weist die Brennraummulde δ einen .etwa halbkreisförmigen Ringquerschnitt auf, während die an ihrer axialen höchsten Stelle abgerundete Kuppe mit einer etwa, kegelmantelförmigen Seitenwand 9 tangential in die innere Seitenwand 10 der Brennraummulde 6 übergeht.

Eine in der Vorkammer H in üblicher Weise axial angeordnete Einspritzdüse 11 ist als mit ihrem Strahl 1.2 auf den verjüngten Teil des Mündungskanals 5 gerichtete Kegelmanteldüse ausgebildet.

Beim -Betrieb der beschriebenen Brennkraftmaschine bewirkt die zum überwiegenden Teil mit nur kleinem Drosselverlust drall-' förmig in die Vorkammer H Ginströmende Verbrennungsluft nicht nur eine gute Spülung der Vorkammer, sondern durchkreuzt bei ihrer Einströmung, zugleich den kegelmantelförmigen Strahl 12 der Einspritzdüse 11, .wodurch ein beträchtlicher Anteil des eingespritzten Kraftstoffs schnell aufgerissen und aufbereitet wird und damit mit nur kleinem Zündverzug zündet und flache Druckanstiege bewirkt. Die mündungsnahe Wandauftragung des

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bis zur Wandung des liündungskanals 5 gelangenden Kraftstoffanteils ergibt ebenfalls geringe Druckanstiege und einen ruhigen Lauf, eine gute Luftausnutzung und niedrige Rauchwerte.

Durch den in der Verdichtungsendstellung des Arbeitskolbens 2 zwischen der Kuppe 7 des Arbeitskolbens 2 und der;· Mündungskanal 5 der Vorkammer 4 gebildeten Ringspalt 8, der während des Verdichtungshubes erst kurz vor Erreichen des Verdichtun^stotpunktes des Arbeitskolbens 2 gebildet wird, wird die in bereich der Totpunktstellung des Arbeitskolbens 2 an sich nur kleine Geschwindigkeit der in die Vorkairjrcr M- einströmenden Verbrennungsluft wesentlich erhöht, weshalb bei der beschriebenen Brennkraftmaschine auch in diesem Totpunktsbereich ira Mündungskanal 5 nahe dessen Wandung eine beträchtliche Luftgeschwindigkeit erhalten bleibt, die die Uiederablösung des dort aufgetragenen Kraftstoffs und die Genischbildung verbessert und beschleunigt. Das aus der Vorkammer k anschließend ausströmende Gemisch tritt nahe der inneren Seitenwand 9 etwa tangential in die ringförmige Brennrauirauulde 6 ein und führt damit in der Mulde zu einem torroidalen Wirbel, der eine intensive Vermischung des Gemisches mit der in der Crennraummulde vorhandenen Luft gewährleistet. Die erfindungsgemäße Brennraumurid Einspritzanordnung gewährleistet damit eine äußerst vollkommene Gemischaufbereitung des eingespritzten Kraftstoffs, eine entsprechend günstige Luftausnutzung und besonders niedrige Rauchwerte.

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Die Erfindung ist nicht an alle Einzelheilren des beschriebenen Ausführungsbeispiels gebunden. v^Teim auch die beschriebene Auftra, ung des wanäverteilten Kraftstoffs auf die T;anduntj des I'ündungskanals rcittels einer ICegelmanteldilse bevorzugt wird, so ist doch denkbar_; daß die Kraftstoffauftragung auf die T-Jan-,. dun^; der Brennrauömulde in einer vom einströmenden Luftstrom rjekreusten Richtung auch durch eine andere Einspritzanordnun^ in gegenüber dem Stand der Technik noch vorteilhafter Ueise erzielt werden kann. . '

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BAD ORJQlNAL

Claims

Daim 7 7 96/4 Patentansprüche

1. Luftverdichtende selbstzündende Einspritzbrennkraftmaschine mit einer im Zylinderkopf im x-;es ent liehen axial angeordneten Vorkammer mit einem, nach dem Zylinderraum hin venturiförnig schwach verjüngten Kündungskanal und mit um die Zylinderachse rotierend einströmender Verbrennungsluft, die während des Verdichtungshubes mit erhöhter Drallgeschwindigkeit in die Vorkammer übergeschoben wird und dort weiter rotiert, wobei der Kraftstoff entgegen der in die Vorkammer rotierend einströmenden Verbrennungsluft auf die !-.'andung dos Hündungskanals gespritzt wird, so daß eingespritzter Kraftstoff und einströmende Luft sich kreuzen und durch die entsprechend intensive Aufreißung des KraftstoffStrahls ein beträchtlicher luftverteilter Kraftstoff anteil entsteht, u.'ihrepd der¹ wandverteilte Kraftstoffanteil durch die in die Vorkammer rotierend übergeschol e.ne Luft und die aus diener wieder rotierend ausströmende Ladung filmartig verteilt«, dampfförmig n\- gelöst, mit der Luft vermischt und vcrbrcrnr.t '.'drei, nach Patent

Anneldvmg . (ι)π:μ-ι 77ΠΠ/Ί ) , dadurch

^ckermzaiah-et, d.ii·'- de,::? /Vrboitnkolben (?) iiir Γη:ΐιι·.1;ιν; '"ti v>scliinc eine rir.¹ f ''1¹T-Q' η !'rennr..m;'.-iJ .er (('·) ui-i d.-r v<mi dieser ( 2 tig.iiscl· ln:,:i(!]ii.' ΐ' < - ~l" <■>] '■ ·.( .< ii I ei 1 ojjic ι ^- ^: ."■ \V>\' ' ''¹IuI¹ i'.nn :Ί frlll'!'- -■< >.: ^Λν·1 ■■ ■ i ί '■] ο 11 ί. ■!!;: C¹) .^; ] ■ rl I > \^;, λ·., ^: ,,,··,.,. .,< ('.<) ppi,-· Γι·( i Ί. r r; ι η-· - π ■· ■■■ ■" f]]'"·! · \ ■ <' > -ι · '.·. ^: _Γ > ■' ' · pup . ι ■ '.'. ·ν^! . - . ·■ - (

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wesentlich kleineren Ringspaltes (8) eintauchende Kuppe (7)
bildet. . -

2. Brermkraftmas chine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennraummulde (6) einen etwa halbkreisförmigen Rin;":- q_uerschnitt aufweist und die Kuppe (7) mit einer etx-ra ke.rjelrr.antelfürmigen Seitenwand (9) tangential in die innere Seitenwand (10) der Brennraurnmulde C6) übergeht.

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