DE1913115A1 - Verbrennungsraum fuer einen obengesteuerten und mit V-foermig angeordneten Ventilen ausgestatteten Viertakt-Ottomotor - Google Patents

Description

Patentanwalt· Dlpl.-lng. R. ßostz U. Dipl.-!ng. Umprecht

München 22, Stelnsdorfttr. 10

233-14.366P(14.567H) 14.3.1969

Automobilove zavody, narodni podnik, Mlada Boleslav

(Tschechoslowakei)

Verbrennungsraum für einen obengesteuerten und mit V-förmig angeordneten Ventilen ausgestatteten Viertakt-Ottomotor

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsraum für eine nach dem Viertaktverfahren arbeitende Brennkraftmasohine, insbesondere für eine solche mit obengesteuerten, V-förmig angeordneten Ventilen, dessen einer Teil im Zylinderkopf und dessen -anderer Teil im Kolben vorgesehen ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Bildung eines Verbrennungsraumes mit solchen Eigenschaften, die eine vollkommenere durchgreifende Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemisches sichert und damit eine Verringerung des Prozentsatzes nicht verbrannter schädlicher Stoffe in den Auspuffgasen bei gleichzeitiger Erhöhung der Motorleistung gewährleistet.

Bei neuen Motorkonstruktionen wird vor allem einer 233-(S 6ik6-J 35i5)-Zj-r (7)

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vollkommenen Verbrennung des Gemisches bei erhöhten An-' Sprüchen an die Motorleistung Aufmerksamkeit gewidmet. In den Abgasen der Verbrennungsmotoren befindet sich eine bedeutende Menge nicht verbrannter oder teilweise oxydierter Stoffe (CO, unverbrannte Kohlenwasserstoffe, bleihaltige Verbindungen u. ä.), die insbesondere beim Starten, im Leerlauf sowie bei einer Beschleunigung und Verzögerung auftreten.

Die Herabsetzung des Prozentsatzes unverbrannter Stoffe in den Auspuffgasen wird durch gleichmäßige Verteilung des Gemisches auf die einzelnen Zylinder, durch konstruktive Gestaltung der Saugkanäle (z. B. spiralförmige Saugkanäle) , durch geeignete Einstellung der Vorzündung, durch verbesserte Funktion des Vergasers, durch konstruktive Gestaltung der Verbrennungsräume und nicht zuletzt durch zusätzliche Oxydation der Gase in der Auspuffleitung gelöst.

Manche der obenstehend angeführten Verfahren zur Herabsetzung der Schädlichkeit der Auspuffgase weisen aber gewisse Nachteile auf. Ein spiralförmiger Saugkanal ergibt zwar ein besseres Brennstoff-Luft-Gemisch für die Verbrennung, beschränkt aber die Motorleistung, denn er verringert den volumetrisehen Wirkungsgrad. Die zusätzliche Oxydation der Gase in der Auspuffleitung stellt eine Notlösung dar, da sie nicht den qualitativen Verbrennungsprozeß unmittelbar in der Brennkraftmaschine verbessert, sondern nur dessen Folgeerscheinungen löst.

Die angeführten Nachteile werden durch die Erfindung ^kbei einem Verbrennungsraum der eingangs erläuterten Art dadurch vermieden, daß der Teil des Verbrennungsräumes im Zylinderkopf mit einem Boden aus zwei dachförmigen ebenen Flächen nierenförmige Gestalt besitzt. Ferner ist die gegenseitige Lage beider Teile des Verbrennungsraumes im Hinblick auf die Lage der Zündkerze und des Gegenklopfschlitzes, der durch den Halbmesser R in der nierenförmigen Ge-

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stalt des Verbrennungsraumes des Zylinderkopfes gebildet wird, entsprechend den in den Unteransprtichen gekennzeichneten Ausgestaltungen festlegbar.

In der beiliegenden Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Verbrennungsraumes gemäß der Erfindung schematisch veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht des Verbfennungsraumes im Raum des Zylinderkopfes in der Richtung des Pfeiles P in Fig. 2;

Fig. 2 veranschaulicht einen Querschnitt durch den Verbrennungsraum im Zylinderkopf und im Kolben;

Figo 3 ist eine Grundrißansicht auf den Kolbenboden;

Fig. k veranschaulicht den Verbrennungsverlauf des Gemisches im Verbrennungsraum des Zylinderkopfes;

Fig. 5 ist eine weitere mögliche Ausführung des Verbrennungsraumes;

Fig. 6 stellt eine Perspektive Ansicht auf den Verbrennungsraum des Zylinderkopfes als räumliches Gebilde dar.

Im Zylinderkopf 1 (Fig. 1) ist ein Teil 2 des Verbrennungsraumes 2, 3 nierenförmig ausgebildet, dessen Boden sich aus zwei ebenen Flächen 15 und 16 zusammensetzt (Fig. 2 und 6), die dachartige Form aufweisen und miteinander einen Winkel ©£ einschließen. In der ebenen Fläche 16 befindet sich das Auslaßventil 14 und die Zündkerze 5 und in der Ebene 15 liegt das Einlaßventil 13.

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Im Kolben 7 ist der zweite Teil 3 des Verbrennungsraumes 2, 3 ausgebildet, dessen Mittelpunkt k annähernd auf der Verbindungslinie S des Zündpunktes der Zündkerze 5 und dea Mittelpunktes 6 des Halbmessers R des Gegenklopf Schlitzes liegt.

Der Teil des Verbrennungsraumes 3 im Kolben 7 ist derart angeordnet, daß er sich in der Grundrißansicht mit seinem Umfang der Kante des mit dem Halbmesser R gebildeten GegenklopfSchlitzes nähert, sie berührt oder überdeckt. Auf der gegenüberliegenden Seite des mit dem Halbmesser R gebildeten GegenklopfSchlitzes ist die Zündkerze 5 untergebracht, die in allen Fällen innerhalb des im im Kolben 7 angeordneten Teiles 3 des Verbrennungsräumeβ liegt.

Der Boden des Kolbens 7 kann entweder gewölbt oder eben sein und die entsprechende Form des GegenklopfSchlitzes 8 im Zylinderkopf 1 ist gleichfalls gewölbt oder eben.

Fig. k dient zur Erläuterung der Eigenschaften des Verbrennungsraumes gemäß der Erfindung. Gemäß dem Druckdiagramm der Brennkraftmaschine kann der Verlauf der Verbrennung im Verbrennungsraum in drei Phasen unterteilt werden. Die erste Phase der Verbrennung beginnt im Augenblick der Zündung des Gemisches durch den elektrischen Funken und endet zu Beginn des Druckanstiegs über den Kompressionsdruck. Das Ausmaß der Flammenfront ist im Verlauf der ersten Phase klein, so daß weder eine Strömung noch eine Wirbelung des Gemisches ihre Umrisse allzusehr ändern kann. Die Verbrennung ist nur durch die Ausbreitung der Flamme im Gemisch bedingt, die senkrecht zur Flammenfront fortschreitet und in Fig. k durch «ine volle Linie veranschaulicht ist. Die erste Phase der Verbrennung dauert gewöhnlich 15 bis 20 # der Gesamtdauer vom Augenblick der Zündung bis zu dem Zustand, wo der Druck im Zylinder sein Maximum erreicht.

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Die zweite Phase der Verbrennung beginnt mit einer .erkennbaren Druckerhöhung über den Kompressionsdruck und endet mit Erreichung d«s-Maximaldruckes im Zylinder. Die Ausbreitung der Flamme im Verlauf der zweiten Phase ist im wesentlichen durch die Bewegung des Gemisches bedingt. Der Gegenstand der Erfindung löst die Bewegung des Gemisches und seiner Verbrennung gerade in dieser zweiten Phase. Der Strom des Gemisches 9 (Fig, 4) aus dem Gegenklopf schlitz 8 bildet einen Keil, der die Front 10 in der Richtung der von der Zündkerze fortschreitenden Flamme zerteilt und es entstehen auf diese Weise einzelne in den Richtungen 11 und 12 sich bewegende Ballungen unverbrannten und brennenden Gemisohes. Die unverbrannten Teile des Gemisches entzünden sich so durch die sich in den Richtungen 11 und 12 des größten Ausmaßes des nierenförmig gestalteten Verbrennungeraumes ausbreitende Flamme. Der wesentliche Teil des Gemisches verbrennt gerade in dem Augenblick, wo die Flammenfront und das vom GegenkXopfschlitz sich bewegende Gemisch in der· Mitte des Teiles 3 des vom Kolben 7 gebildeten Verbrennungsraumes zusammentreffen. Die Verbrennung verläuft bei diesem Prozeß mit normaler Geschwindigkeit, die Brenndauer des Gemisohes im Raum verkürzt sich aber unter dem Einfluß der bedeutenden Oberflächenvergrößerung der Flammenfront, was gemeinsam mit einem guten Durchbrennen des Gemisohes auch eine gute Motorleistung gewährleistet.

Durch Ablenken der Flammenfront 10 in die entlegensten Stellen des Verbrennungsräumeβ wird ein gutes Durchbrennen des Gemisches in seinem gesamten Umfang auch in der dritten Phase der Verbrennung und damit eine minimale Menge schädlicher Stoffe in den Auspuffgasen erzielt· Der gemessene Wert des CO-Gehaltes beträgt im Leerlauf 1 bis 1,5 $· Gegenüber den bisher bekannten Mitteln zur Qualitätsverbesserung der Verbrennung wie a. B. die Anwendung eines spiralförmigen Saugkanala, verringert sieh die Motor-

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leistung nicht, sondern es wird im Gegenteil bei hohen Drehzahlen eine sehr gute Verbrennung und damit auch ein hoher Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine gewährleistet*

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   I 1.1 Verbrennungsraum für eine nach dem Viertaktverfahren arbeitende Brennkraftmaschine, insbesondere für eine solche mit obengesteuerten, V-förmig angeordneten Ventilen, dessen einer Teil im Zylinderkopf und dessen anderer Teil im Kolben vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, · daß der Teil des Verbrennungsraumes (2) im Zylinderkopf mit einem Boden aus zwei dachförmigen ebenen Flächen (15» 16) nierenförmige Gestalt besitzt.
2. 2. Verbrennungsraum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt (h) des Teiles des Verbrennungsraumes (3) im Kolben (7) entweder auf der Verbindungslinie (s) oder in den Grenzen bis zu 15 $ des Kolbendurchmessers zu beiden Seiten der Verbindungslinie (s) zwischen dem Zündpunkt der Zündkerze (5) und dem Mittelpunkt (6) des Halbmessers (R) des Gegenklopfschlitze» liegt. »
3. 3. Verbrennungsraum nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang des Verbrennungsräume» (2) im Zylinderkopf (1) an der Stelle des Halbmessers (r) in der Grundrißansicht den Umfang des Verbrennungsraumes (3) im Kolben (7) entweder berührt oder innerhalb oder außerhalb desselben liegt, wobei der im Zylinderkopf auf der gegenüberliegenden Seite des Halbmessers (R) liegende Zündpunkt der Zündkerze (5) sich innerhalb des Verbrennungsraumes (3) im Kolben (7) befindet.

   k. Verbrennungsraum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsräume (2, 3) im Zylinderkopf (1) und im Kolben 7) nierenförmige Gestalt besitzen und ihre Konturen sich in Grundrißansicht an der Stelle des Halbmessers (R) berühren.

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   5* Verbrennungsraum nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (ck), der von den beiden, den dachförmigen Boden des Verbrennungeraumes (2) Im Zylinderkopf* (i) bildenden ebenen Flächen (15» 16) eingeschlossen wird, in den Grenzen von 110 bis 16O° liegt.

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