DE19537028A1

DE19537028A1 - Walzenförmiger Brennraum, vorzugsweise für Dieselmotoren

Info

Publication number: DE19537028A1
Application number: DE19537028A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Ing Hoetger
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 1995-10-05
Filing date: 1995-10-05
Publication date: 1997-04-10

Description

Die Erfindung betrifft einen walzenförmigen Brennraum, vorzugsweise für Diesel motoren, der durch kreissegmentförmige Konturen am Zylinderkopf und Kolben quer zur Zylinderachse verlaufend gebildet ist und mit einer Ausgestaltung gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.

Vorbekannt ist ein gattungsgemäßer walzenförmiger Brennraum durch die Schrift DE 42 41 104 A1. Ein Zylinderelement mit dieser Brennraumart ist mit Zylinderkopf, Kolben und Ventilanordnung in Fig. 1 der Beschreibung vorliegender Schrift schema tisch dargestellt. Es zeigte sich bei dieser Ausführung, daß die durch die Brennraum kontur angefachte starke Tumbelströmung eine sehr intensive Durchmischung von Kraftstoff und Luft im nahen Raum vor der Einspritzdüse erzielt, jedoch die von der Einspritzdüse entfernteren Brennraumvolumenanteile wesentlich geringer mit Kraft stoff durchsetzt sind. Diese Erscheinung ist nachteilig für eine hinsichtlich der partiel len stöcheometrischen Verhältnisse räumlich gleichmäßigen Verteilung von Luft und Kraftstoff zum Erzielen einer schadstoffarmen Verbrennung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei sehr intensiver Durchmischung von Kraftstoff auch eine gleichmäßige Verteilung des Kraftstoffes in der Ladung des ge samten Brennraumvolumens zu erzielen.

Erfindungsgemäß wird dies durch die im Hauptanspruch beschriebenen Mittel er zielt. Neben der Tumbelströmung werden schräg zum zylindrischen Verlauf des Brenn raumes gerichtete Strömungen angeregt, die ein tieferes Verteilen von Kraftstoff in den walzenförmigen Brennraum gewährleisten. Damit ist eine Verbrennung mit annähernd gleichartigem Luft - Kraftstoff - Verhältnis im überwiegenden Volumen des Brenn raumes erreichbar. Die Details gemäß den Unteransprüchen werden im Zusammen hang in der Beschreibung mit ihrer Funktion erläutert.

Anhand einer Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Zylinderelement mit der gattungsgemäßen Brennraumart im Bereich des Zylinderkopfes und der Ventilanordnung,

Fig. 2 die Kolbenbodenkontur zur gattungsgemäßen Brennraumart mit erfindungs gemäßen Schrägkanälen

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Kolben in Sichtrichtung der Zylinder.

In Fig. 1 ist eine perspektivische Draufsicht auf die zum Zylinderelement Z gerichtete Begrenzungsfläche 1 des Zylinderkopfes und dessen walzenförmigen Brennraumes 2 zwischen dem Kolben 3 und dessen Kolbenfläche 4 dargestellt. Dabei sind die, die Begrenzungsfläche 1 des Zylinderkopfes durchdringenden Einlaß - 5 und Auslaß ventile 6 sichtbar. Die diesen Einlaß - 5 und Auslaßventilen 6 zugeordneten Ventil mulden 45; 46 sind auf der Kolbenfläche 4 in Fig. 2 erkennbar.

Der walzenförmige Brennraum 2 wird bei Stellung des Kolbens 3 im oberen Totpunkt zwischen den Kreisbogenkonturen 11 und 41 am Zylinderkopf 1 und dem Kolben 3 gebildet, wobei sich jeweils an beide Kreisbogenkonturen 11 und 41 eine einlaßsei tige, tangentiale Kontur 12 an der Begrenzungsebene 10 des Zylinderkopfes 1 und eine auslaßseitige, tangentiale Kontur 43 an der Kreisbogenkontur 41 anschließt. Jeweils keilförmig schließt sich an der Begrenzungsebene 10 des Zylinderkopfes 1 die auslaßseitige Kontur 13 und an der Kolbenfläche 4 die einlaßseitige Kontur 42 - siehe Fig. 2 - an.

In Fig. 1 ist die Tumbelströmung im oberen Totpunkt beim Beginn des Arbeitstaktes dargestellt.

In Fig. 2 ist die Kolbenbodenkontur der gattungsgemäßen Brennraumart erkennbar, in dem auslaßseitig flache Kanäle 47 mit in Einspritzrichtung gehender Ausrichtung auf den Walzenbrennraum 2 hin, angeordnet sind. Weiterhin sind geschlossen geführte Kanäle 49 einerseits vom Quetschspaltbereich und andererseits von einer Ventil mulde 45 der einlaßseitigen Kontur 42 am Kolben 3 gezeigt.

In Fig. 3 ist eine Draufsicht auf den Kolben in Sichtrichtung - Zylinderachse - dar gestellt. Auslaßseitig verlaufen flache Kanäle 47 mit in Einspritzrichtung S gehender Ausrichtung auf den Walzenbrennraum hin, einerseits ausgehend von der, dem einzigen Auslaßventil zugeordneten Ventilmulde 46 und andererseits ausgehend von der auslaßseitigen, tangentialen Kontur 43, die gleichermaßen wie die Kanäle in der Kreisbogenkontur 41 einlaufen. Weiterhin ist auch einlaßseitig ein flacher Kanal 48 zwischen den zum Walzenbrennraum 2 offenen Ventilmulden 45 in der einlaßseitigen Kontur 42 des Kolbens 4 vorgesehen, der sich muldenförmig zum Rand zu erweitert.

Die Richtung der Kanäle 47; 48 und 49 kann zum Erzielen einer homogenen oder auch partiell angereicherten Brennstoffverteilung auch ganz oder teilweise gegen die bzw. quer zur Einspritzrichtung S verlaufen.

Denkbar wäre es auch - nicht dargestellt - , geschlossen geführte Kanäle von der auslaßseitigen Kontur 13 zur Kreisbogenkontur 11 im Zylinderkopf 1 vorzusehen. Deren Richtung könnte ebenso schräg in oder gegen die Einspritzrichtung bzw. quer zu dieser verlaufen.

Bezugszeichenliste

1 Zylinderkopf
10 Begrenzungsfläche des Zylinderkopfes zu 2
11 Kreisbogenkontur
12 einlaßseitige, tangentiale Kontur zu 11
13 auslaßseitige Kontur
2 walzenförmiger Brennraum
3 Kolben
4 Kolbenfläche
41 Kreisbogenkontur
42 einlaßseitige Kontur
43 auslaßseitige, tangentiale Kontur 41
45 Ventilmulden für die Einlaßventile
46 Ventilmulden für die Auslaßventile
47 Kanäle
48 Kanäle
49 geschlossen geführte Kanäle
5 Einlaßventile
6 Auslaßventile
S Einspritzrichtung
Z Zylindersegment

Claims

1. Walzenförmiger Brennraum, vorzugsweise für Dieselmotoren, der durch kreissegmentförmige Konturen am Zylinderkopf und Kolben quer zur Zylinderachse verlaufend gebildet ist und sich an zwei sich gegen über liegenden Seiten Quetschspalte zwischen Kolben und Zylinderkopf an schließen und in dem eine im wesentlichen senkrecht zur Kolbenachse abspritzende Kraftstoffeinspritzdüse an einer Stirnseite des Brennraumes angeordnet ist, wobei das eine zylinderkopfseitige Begrenzung des Brennraumes bildende Einlaßventil mit seinem Querschnitt teilweise, dagegen das neben dem Brennraum liegende Auslaßventil mit seinem Querschnitt vollständig im Bereich jeweils einer der Quetschspalten münden, wobei die Quetschspalten in unterschiedlichen, in Richtung der Kolbenachse gemessenen Höhen liegen, dadurch gekennzeichnet, daß rinnenförmige flache oder geschlossen geführte Kanäle (47; 48; 49) in den Brennraumkonturen, ausgehend von den Quetschzonen des Brennraumes (2), mit einer Richtungskomponente in und/oder gegen und/oder quer zur Einspritz richtung (5) in dem Brennraum (2) geführt sind.

2. Walzenförmiger Brennraum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rinnenförmigen flachen oder geschlossen geführte Kanäle (47; 48; 49) von Ventilmulden (46) ausgehend, im Kolben (3) angeordnet sind.

3. Walzenförmiger Brennraum nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß rinnenförmige flache Kanäle (47; 48) von äußeren Quetschspalten (7; 8) in Ventilmulden (46) mündend angeordnet sind.

4. Walzenförmiger Brennraum nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß rinnenförmige flache oder geschlossen geführte Kanäle (47; 48; 49) von Quetschspalten (7; 8) direkt in den Brennraum (2) mündend im Kolben (3) oder Zylinderkopf (1) angeordnet sind.