DE1776100C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine mit Selbstzündung und tangentialer Lufteinführung in den Zylinder und gesteuerter Verbrennung, die einen im Kolbenboden im Querschnitt omegaförmigen Brennraum aufweist, sowie mit einer symmetrisch ausgebildeten Einspritzdüse versehen ist, deren Strahlen mit ungleichen Längen und unter verschiedenen Winkeln auf der Brennraumwand auftreffen, wobei der kürzeste Strahl auf die heißeste Stelle der Brennraumwand gerichtet ist.

Bei bekannten Brennkraftmaschinen dieser Art (österreichische Patentschrift 243 023 und französische Patentschrift 1 237 447) sind die Achsen der omegaförmigen Brennräume entweder parallel zu der Kolbenachse oder in dieser liegend angeordnet und die Einspritzdüse ist zur Erzielung von Strahlen mit ungleichen Längen exzentrisch und geneigt oder exzentrisch mit parallel zur Kolbenachse stehender Achse angeordnet. Hierdurch wird zwar eine lokalisierte Selbstzündung und damit eine gewisse Art einer gesteuerten Verbrennung erzielt, doch weisen diese bekannten Brennräume beim Kompressionshub im gesamten Raum gleiche Zündbedingungen auf, die auf eine gleichmäßige Bewegung der komprimierten Luft und eine gleichmäßige Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit zurückzuführen sind. Der Verbrennungsablauf erfolgt auf Grund gleicher Zündbedingungen verhältnismäßig schnell und ist mit einem entsprechend starken Geräusch verbunden, das auf hohe Spitzendrücke zurückzuführen ist, die den Kurbeltrieb stark belasten.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bei der Verbrennung auftretenden Geräusche und somit die Spitzendrücke und die Belastungen des Kurbeltriebes zu mindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der obere Teil der Brennraumachse von der senkrechten Achse des Kolbens und der in dieser angeordneten Einspritzdüse zur Achse des Auslaßventils hin geneigt ist. Hierdurch wird die Bildung einer unterschiedlichen oder sich räumlich stetig ändernden Güte des Brennstoff-Luft-Gemisches ermöglicht, was die wesentlichste Bedingung für die Steuerung der Selbstzündung und für das schlagfreie Durchbrennen des brennbaren Gemisches in der Brennkraftmaschine ist. Gerade dieses Durchbrennen ohne Explosionen bringt den Vorteil mit sich, daß der Arbeitsvorgang mit geringeren Geräuschen abläuft. Eine stetig fortlaufende Verbrennung, wie sie durch die erfindungsgemäße Lösung erzielt wird, bedeutet eine Verlängerung der Brenndauer und hat ein nicht so steiles Anwachsen der Verbrennungsdrücke zur Folge, wodurch die Verbrennung wirksamer verläuft und die Schadanteile bei den Abgasen geringer sind. Durch die Neigung der Brennraumachse in Richtung auf das Auslaßventil wird bei zentrischer Anordnung und symmetrischer Ausbildung der Einspritzdüse, was für die Einstellung der Düse gegenüber dem Verbrennungsraum den geringsten Aufwand bedeutet, erreicht, daß der kürzeste Strahl auf die heißeste Stelle der Brennraumwand auftriffi, die sich, wie dies aus der Patentschrift 20 158 des Amtes für Erfindung und Patentwesen in Ost-Berlin hervorgeht, in unmittelbarer Nähe unter dem Teller des Auspufiventils findet.

Es ist auch bekannt, die Einspritzdüse, den Brennraum und den Kolben koaxial anzuordnen (deutsche Patentschrift 696 077, britische Patentschrift 587 276). Bei diesen bekannten Anordnungen, die Einspritzdüsen mit symmetrischer Lochausbildung aufweisen, herrschen nicht nur wegen der symmetrischen Ausbildung des Brennraumes überall gleiche Zündbedingungen, sondern es gibt auch wegen der symmetrischen Einspritzdüse keine lokalisierte Selbstzündung, wie dies bei den bereits erwähnten bekannten Brennkraftmaschinen der Fall ist. In der deutschen Patentschrift 1 108 001 ist zwar auch eine derartige symmetrische Ausgestaltung gezeigt, doch ist in dieser Druckschrift auch vorgeschlagen, daß die Brennraumachse bei seitlich angeordneter Finspritzdüse mit der Zylinderachse einen Winkel einschließen kann, der jedoch nicht näher hinsichtlich seiner Neigungsrichtung bestimmt ist. Bei anderen bekannten Brennkraftmaschinen, bei denen die Brennraumachse gegenüber der Kolbenachse geneigt ist, ist der obere Teil der Brennraumachse nicht zum Auspuffventil hin geneigt und es sind auch keine zentrischen Düsen in bezug auf die Kolbenachse vorgesehen. Bei der einen dieser bekannten Brennkraftmaschinen (österreichische Patentschrift 143 188) ist die Achse eines zylinderförmigen Brennraumes in einer Ebene senkrecht zur Verbindungslinie von Einlaß- und Auslaßventil geneigt und die parallel zur Kolbenachse angeordnete Einspritzdüse ist derart exzentrisch vorgesehen, daß die Brennstoffstrahlen gleiche oder fast gleiche Längen haben. Bei einer anderen dieser bekannten Brennkraftmaschinen (USA.-Patentschrift 3 020 900) ist die Achse des mit einer spiralförmigen Außenwand versehenen Brennraumes in einer zwischen Einlaß- und Auslaßventil liegenden Ebene geneigt und die Einspritzdüse ist sowohl außermittig als auch geneigt angeordnet. Bei einer weiteren dieser bekannten Brennkraftmaschinen (schweizerische Patentschrift 287 664) ist die Brennraumachse, in der sich auch die Düsenachse befindet, um den Mittelpunkt des gewölbten Kolbenbodens seitlich abgeschwenkt, so daß hinsichtlich der Zündbedingungen die gleichen Verhältnisse wie bei zentrisch zur Kolbenachse liegender Anordnung vorzufinden sind. Es ist zwar auch bekannt (deutsche Patentschrift 1057 816), einen omegaförmigen Brennraum in einem flachen Kolben geneigt anzuordnen,

so daß der Brennraum nicht mehr symmetrisch ist, doch ist auch hier die Einspritzdüse im wesentlichen in der Brennraumachse, also geneigt zur Kolbenachse angeordnet.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 die Ausführung des Verbrennungsraumes in einem vertikalen Achsialschnitt längs der Linie 1-1 in F i g. 2,

F i g. 2 einen schematischen Grundriß des Verbrennungsraumes.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist der omegaförmige Verbrennungsraum 2 in der Mitte des Bodens des Kolbens 1 angeordnet. Seine zentrale Achse y ist zu der senkrechten Achse χ des Kolbens 1 im oberen Teil in Richtung zur Achse ζ des Auslaßventils 5 hin geneigt, so daß der omegaförmige, einem »Saurer«- Brennraum ähnliche Verbrennungsraum 2 infolge seiner Schräglage an seinem oberen, gegenüber dem größten Durchmesser etwas eingezogenen Randteil durch die Kolbenbodenebene schräg »abgeschnitten« erscheint und sein Omegaquerschnitt in Umfangsrichtung gleichmäßig zu- und wieder abnimmt. Die derart gebildete »Schrag«-Form des omegaförmigen Verbrennungsraumes 2 ergibt im Augenblick des Einspritzens des Kraftstoffs und des beginnenden Zündens räumlich unterschiedliche Verhältnisse wegen der veränderlichen Geschwindigkeit und Richtung der Wirbelströmung der Luft, die tangential in der in F i g. 2 durch einen Pfeil angedeuteten Richtung zugeführt wird.

Bei Anwendung einer symmetiischen, in der Achse des Kolbens 1 angeordneten Einspritzdüse 3, die mit gleichmäßig verteilten AusspritzöSnungen. versehen ist, die unter dem gleichen Winkel und in verschiedener Anzahl vorgesehen sind, werden auch unterschiedliche Längen der Strahlen 4, 4' des eingespritzten Kraftstoffs und unterschiedliche Aufprallstellen auf der Wand des omegaförmigen Verbrennungsraums 2 erzielt. Die gesamte Anordnung ermöglicht die Bildung einer unterschiedlichen oder sich räumlich stetig ändernden Güte der Mischung aus zerstäubtem Kraftstoff und Luft, was die wichtigste Bedingung für die Steuerung der Selbstzündung und für das schlagfreie Durchbrennen des brennbaren Gemisches in einer Brennkraftmaschine ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine mit Selbstzündung und tangentialer Lufteinfüh- S rung in den Zylinder und gesteuerter Verbrennung, die einen im Kolbenboden im Querschnitt omegaförmigen Brennraum aufweist, sowie mit einer symmetrisch ausgebildeten Einspritzdüse versehen ist, deren Strahlen mit ungleichen Langen und unter verschiedenen Winkeln auf der Brennraumwand auftreffen, wobei der kürzeste Strahl auf die heißeste Stelle der Brennraumwand gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil der Brennraumachse (y-y) von der senkrechten Achse (λ-λ) des Kolbens (1) und der in dieser angeordneten Einspritzdüse (3) zur Achse (z) des Auslaßventils (5) hin geneigt ist.