DE19743118C2 - Leistungssteigerndes Verdichtspaltprofil in Brennkraftmotoren und Zündverbesserung - Google Patents

Description

Hauptmerkmal der Erfindung ist eine Änderung des Kolbenkopfes und des Zylinderdeckels, hierdurch ändert sich das Verdichtspaltprofil für das explosive Gemisch und kann darüber­ hinaus noch verbessernd korrigiert, oder auch entsprechend einer anders gewünschten Explosionswirkung, geändert werden.

Die Zündung erfolgt an zwei Punkten und kann bei Zylindern mit großem Durchmesser auf 4 Zündpunkte erhöht werden.

Weitere Änderungen sind nicht erforderlich!

Die Verbesserung kann an allen zur Zeit laufenden Motortypen einfach und schnell vor­ genommen werden!

Bei Achtzylindermotoren sind nach vorgeschlagener Verbesserung nur noch 6 Zylinder erforderlich; Verbesserungskosten einerseits und Einsparkosten von zwei Zylindern heben sich gegenseitig auf.

• 1. Die Verdichtspaltlinie im Zylinderdeckel verläuft seitenschnittlich gesehen von der Zylinderwand aus beidseitig rechtwinklig zur Mitte hin, ungefähr je 2/10 des Zylinderdurchmessers. Ab hier verläuft sie in Kreisabschnittform von ungefähr 6/10 des Durchmessers beidseitig in Richtung Kolbenfuß in einer Tiefe von 1,80/10 des Zylinderdurchmessers zusammen.
  Ein Halbkugelabschnitt 6/10 des Zylinderdurchmessers ragt also 1,80/10 des Durchmessers in den Zylinder hinein.
• 2. Die Verdichtspaltlinie des Kolbenkopfes verläuft nach einem kurzen rechtwinkligen Ansatz am Zylinder beidseitig je ungefähr 1,50/10 des Kolbendurchmessers, mit ungefähr 9° Neigung in Richtung Kolbenfuß hin, mit beidseitigen Übergangradien verläuft dann eine Kreisabschnittslinie zur Mitte in Kolbenfußrichtung zeigend. Der Kreisabschnitts­ durchmesser beträgt ungefähr 7,0/10 des Kolbendurchmessers. Die Kreisabschnittslinien zeigen Richtung Kolbenfuß und treffen in einer Gesamttiefe von ungefähr 1,7/10 des Kolbendurchmessers zusammen. Ein gleichmäßiger Kugelabschnitt ragt in den Kolben­ kopf.
• 3. Zündung
  Entsprechend dem gezielt in unterschiedlicher Spaltbreite verteilten explosiven Ge­ misches im Verdichtspalt soll die Zündung flächenverteilt beidseitig und gegenüberliegend am Kugelabschnittskreis des Zylinderdeckels über zwei Zündkerzen parallel zur Kurbelwelle positioniert, gleichzeitig zündend erfolgen. Der verbreiterte Spalt am Kreisfußrand gewährt dann eine Zündumlauf- plus Explosionsschubwirkung in Kolbenfußrichtung. Der Zündmoment verschiebt sich etwas und muß genaustens festgelegt werden. Das Gemischeinlaßventil befindet sich in der Mitte des Kugelabschnitts des Zylinderdeckels.

Besonderes Merkmal der Erfindung ist das veränderbare, im Spalt ungleich breite Verdichtspaltprofil und die änderbare Zündanordnung mit Verteilring. Aber auch die Möglichkeit, das Erfindungskonzept an allen zur Zeit bestehenden Motortypen mit geringem technischen Aufwand einzufügen!

Jede von dem Vorschlag betroffene größere Firma kann innerhalb vier Wochen eine entsprechende Änderung vornehmen und die Wirkung testen!

Die Auswirkung ist eine Leistungssteigerung der jeweiligen Motorart im unteren Drehzahlbereich von geschätzt 20% und im Hochdrehzahlbereich von mindestens 40% des jeweilig ihm eigenen Gesamtwirkungsgrates!

Bei allen üblichen Brennkraftmotoren wird bei lediglich einem Zündpunkt in Kolbenmitte in geradem Spalt nach Brennbeginn explosives Gemisch an die Zylinderwände geschoben, verbrennt hier unvollkommen, während in der Kolbenmitte das Brennausdehnvolumen schon zusammenfällt vor Kolbenhubende, vgl. bspw. DE-OS 23 08 700.

Dieser Technische Mangel wird durch die in der Zeichnung dargestellte technische Konzeption beseitigt. Durch das Spaltprofil zwischen Kolben und Zylinderdeckel und dem geänderten Zündbeginnstandort mit größerflächigem Zündbeginn ändert sich das Verbrennungsbild und die Brennausdehnwirkung leistungssteigernd. Auch die Gemischverdichtung ändert sich wirkungsvoller und leistungssteigernd, dort wo diese noch mittels Kolbendruck durchgeführt wird.

Die in der Beschreibung unter Abschnitt 1. und 2. und der Zeichnung in Pos. 2 und 1 aufgeführten Spaltlinien sind maßlich im Verhältnis zu den zur Anwendung kommenden Kolbendurchmessern dargestellt, weil maßlich nicht beliebig davon abgewichen werden kann, wegen dann eintretendem Wirkungsverlust des Hubkolbens.

Insbesondere sind die Kugelformen in Kolbenkopf und Zylinderdeckel Pos. 1 und 2 der Zeichnung sowie deren Muldentiefe oder Kopfhöhe in der Beschreibung unter Abschnitt 2. und 1. aufgeführt, - unbedingt einzuhalten; denn bei Verdichtung wird das zu verdichtende Gemisch von dem mit sehr hoher Geschwindigkeit anpressenden Kolben in dem ungleich breiten Spalt über die Kugelkopfform sehr schnell verschoben, bis zum Erreichen des Totendpunktes.

Durch diese schnelle Verschiebung im Spalt über die Kugelform wird die Verdichtleistung gesteigert.

Wie bei vielen anderen Erfindungen wird aber auch in Aufgeführtem ebenfalls in der richtigen Umkehranwendung die Arbeitsleistung des Kolbens gesteigert, indem sich bei Ausdehnung des explosiven Gemisches verbrannte Anteile desselben durch die Kugelmuldenform im Kolbenkopf Pos. 1 und - die Kugelkopfform in Pos. 2 sehr schnell durch das noch vorhandene und effektiv wirkende Gemisch ausgleichen durch enges Zusammenrutschen in die Kugelmulde und über die Kugelwölbung.

Es bündelt sich das steigernde Explosionsvolumen sofort nach während der Ausdehnung und des Hubvorganges des Kolbens. Eine hierdurch geballtenere Landung wirkt auf den Kolben! - Kolbenseitig bündelt sich die Brennkraft in der Kolbenmulde nach und Zylinderdeckelseitig findet die Bündelung über die Kugelwölbung statt Kreisförmig gleich einer Raketendüse. Dieses gebündelte Brennkraftpaket bewirkt Leistungssteigerung und ist von Hub zu Hub genauer dosierbar, dadurch weniger unverbrauchten Ausstoß.

Der Kolben federt hierdurch weniger und leistet mehr!

Die Flächen der Spaltlinien im Kolbenkopf und Zylinderdeckel müssen dieserhalb möglichst glatt bearbeitet sein.

Bei gewünschter höherer Kolbenleistung sind wegen der hohen Geschwindigkeit des Kolbens und seinem begrenzten Hubweg beide Kugelformen im Kolben und Deckel erforderlich und nach Möglichkeit einzuhalten, auch bei z. B. bei einer Direkteinspritzung von hochverdichtedem Gemisch oder bei zusätzlichen Auslässen im Zylinderdecke.

Unter der Berücksichtigung, daß sich übliche Brennkraftmotorkolben schon nahe einer explosiven Brennkraftausdehngeschwindigkeit bewegen, ist der Zündbeginn mit lediglich einem Zündpunkt oder einer Zündkerze zu gering und mangelhaft.

Dieserhalb ist ein größerflächiger Zündbeginn unerläßlich und es kann wie in der Zeichnung in den Pos. 5 dargestellt, bis zu einem Kolbendurchmesser von maximal 100 Milimeter noch mit 2 Zündkerzen gezündet werden. Bei größerem Kolbendurchmesser sind aber schon 4 Zündkerzen erforderlich.

Noch wirkungsvoller und eigentlich erforderlich wären Zündpunktringe - mit 4-6-8 und mehr Elektrozündpunkten am Umfang. Leider gibt es derartiges noch nicht. Bei Selbstzündmotoren wird ein Zündelementring am Fuß des Kugelkopfes im Motordeckel eingefügt anstellte der Zündkerzen.

Die in der Zeichnung aufgeführte Pos. 4 "das kugelige Paßstück" kann auch in einem Stück mit der Zündkerzenhalterung zusammen auf die Innendurchmesser der Zylinder geklemmt werden mittels eines Gesamtmotorrahmendeckels.

Claims (1)

1. Brennraum einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit Fremdzündung mit folgenden Merkmalen:

• 1. im OT wird ein Spaltprofil zwischen Kolbenkopf und Zylinderdeckel gebildet;
• 2. der Kolbenkopf weist eine kugelabschnittsförmige zentrisch angeordnete Mulde auf, welche 17,5% des Kolbendurchmessers tief in den Kolbenkopf hineinragt;
• 3. der Kolbenkopf ist 5% des Kolbendurchmessers von außen als ebene Fläche ausge­ bildet und ab 5% des Kolbendurchmessers von außen ist die Kolbenkopffläche um ca. 9 grad zur Mulde geneigt;
• 4. der Zylinderdeckel ist als zentrisch angeordneter, in den Zylinder hineinragender Kugelabschnitt ausgebildet, welcher 18% des Zylinderdurchmessers in den Zylinder hineinragt und 60% des Zylinderdurchmessers durchmisst;
• 5. mindestens zwei Zündkerzen bewirken die Zündung des Kraftstoffes, wobei die Zünd­ kerzen gegenüberliegend des Kugelabschnittes im ebenen Teil des Zylinderdeckels angeordnet sind;
• 6. Kraftstoffeinlässe im Zylinderdeckel stimmen mit der Spaltprofilfläche des Zylinderdeckels überein.