DE2037532A1

DE2037532A1 - Zylinderanordnung fur Brennkraftmaschi nen mit Vorkammer und Brennraum

Info

Publication number: DE2037532A1
Application number: DE19702037532
Authority: DE
Inventors: 3300 Braun schweig Geiger Istvan Dipl Ing 3180 Wolfsburg Vogelsang Gustav
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1970-07-29
Filing date: 1970-07-29
Publication date: 1972-02-17
Also published as: US3799140A

Description

VOLKSWAGEiIWERK Aktiengesellschaft
318 Wolfsburg

Unser Zeichen: K
9704-Hu/Su

Zylinderanordnung für Brennkraftmaschinen mit Vorkammer und Brennraum ,

Die Erf.ndung betrifft eine Zylinderanordnung für Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung mit einem Zylinder, der einen Kolben aufnimmt sowie einen Brennraum und eine mit diesem in Verbindung stehende Vorkammer umschließt, in die eine Kraftstoffzuführung einmündet und eine Zündkerze mit ihren Elektroden hineinragt. Derartige Zylinderanordnungen sind insbesondere für Motoren von Kraftfahrzeugen aus einer Vielzahl von Veröffentlichungen bekannt, weil die bei ihnen vorhandene Unterteilung in einen eigentlichen Brennraum und eine die Elektroden der Zündkerze aufnehmende Vorkammer gestattet, den eigentlichen Verbrennungsvorgang mit einem im Hinblick auf die Kraftstoffausnutzung und die Abgasverhältnisse günstigen mageren Ge- λ misch vorzunehmen, da man infolge Vorhandenseins einer Vorkammer im Bereich der Zündkerze ein zündwilliges fetteres Gemisch örtlich konzentrieren kann.

Schwierigkeiten bereiten derartige, einen Brennraum und eine mit diesem in Verbindung stehende Vorkammer aufweisende Zylinderanordnungpnaber deshalb, weil man, wie gezeigt, im Hinblick auf die unterschiedlichen Luftüberschußzahlen der Gemische im Brennraum und in der Vorkammer einerseits daran interessiert ist, die

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Vorkammer möglichst weitgehend gegen den Brennraum abzuschließen, während es andererseits problematisch ist, in einer solchen weitgehend abgeschlossenen Vorkammer eine gute Gemischaufbereitung und eine wirksame Spülung sicherzustellen. Dabei ist die Gemischaufbereitung deshalb besonders wichtig, weil in der Regel die Eraftstoffzufuhr zur Vorkammer über eine Einspritzdüse erfolgt, damit sich gerade im gewünschten¹ Zündaugenblick ein zündwilliges Gemisch im Bereich der Elektroden der Zündkerze befindet.

Diese Schwierigkeiten vermeidet eine Zylinderanordnung der oben beschriebenen Art mit dem erfindungsgemäßen Kennzeichen, daß der Brennraum nahe der Vorkammer eine im Querschnitt sägezahnähnliche Erweiterung besitzt, die im Bereich der steilen Planke des Sägezahnes in die Vorkammer derart übergeht, daß die flache Flanke des Sägezahnes zumindest annähernd tangential in die V/and der Vorkammer einläuft.

Die erfindungsgemäß vorgesehene, im Querschnitt etwas sägezahnähnliche Erweiterung kann man von ihrer Punktion her als Druckkammer bezeichnen. Sie sorgt nämlich während des Verdichtungstaktes der Zylinderanordnung dafür, daß längs der flachen Planke des sägezahnähnlichen Querschnitts der Kammer auf das Volumen der Vorkammer ein Druck übertragen wird, der eine Durchwirbelung des Inhalts der Vorkammer zur Polge hat. Zum Erreichen dieser Durchwirbelung ist es erforderlich, daß die flache Planke des Sägezahnes praktisch ohne Strömungswiderstand in die Wand der Vorkammer übergeht. Dies wird durch den Ausdruck "annähernd tangential" beschrieben.

An dieser Stelle sei eingefügt, daß unter einer Zylinderanordnung im Sinne der Erfindung nicht nur eine mit einem Hubkolben ausgerüstete Zylinderanordnung verstanden sein soll,

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sondern daß die Erfindung mit Vorteil auch bei Rotationskolbenmaschinen Anwendung finden kann. Auch dort ^läßt sich ein Zylinder als feststehendes Gehäuseteil definieren, in dem ein Kolben läuft. Auch bei derartigen Maschinen ist es sinnvoll, zur Aufnahme der Elektroden der Zündkerzen Vorkammern vorzusehen und diesen eine als Druckkammer wirkende Erweiterung des jeweiligen Brennraumes zuzuordnen. Bei einer Rotationskolbenmaschine wird man den Druckraum so anordnen, daß er in Drehrichtung des Rotationskolbens tiefer wird.

Die auf einen Hubkolben bezogene bevorzugte Ausfübxungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Kolben auf seiner der Erweiterung zugekehrten Oberfläche einen der Form der Erweiterung angepaßten Fortsatz trägt, der im oberen Totpunkt in die Erweiterung hineinragt. Durch diesen in bestimmter Weise geformten Fortsatz erfolgt also ein gesteuerter Druekaufbau, der die erwünschte Durchwirbelung des Volumens der Vorkammer zur Folge hat*

Als besonders zweckmäßig hat sich erwiesen, den Fortsatz im oberen Totpunkt des Kolbens die Erweiterung unter Belassung eines Spaltes ausfüllen zu lassen. Dieser Spalt kann breiter sein als ein weiterer Spalt, der sich zwischen der Brennraumwand und dem Fortsatz benachbarten Bereichen der Oberfläche des Kolbens erstreckt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des figürlich dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Figur sind nur die für die Erfindung wesentlichen Teile einer Zylinderanordnung mit einem Hubkolben dargestellt.

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Die Zylinderanordnung setzt sich im wesentlichen zusammen aus dem Zylinder 1 und dem Hubkolben 2. Der Zylinder 1 umschließt den Brennraum 3 und die Vorkammer 4» in die in diesem Ausführungsbeispiel als Kraftstoffzuführung das Einspritzventil 5 einmündet und die die Elektroden 6 der Zündkerze 7 aufnimmt. Die Vorkammer 4 ist, wie durch die Trennfuge 8 angedeutet,unterteilt, und zwar so, daß durch die Unterteilung ein Deckelteil 9 definiert ist, in.das das Einspritzventil 5 und die Zündkerze 6 eingesetzt sind und das beispielsweise durch Verschrauben mit dem eigentlichen Zylinder 1 verbindbar ist.

Wie aus der Figur unmittelbar ersichtlich, ist das Einspritzventil 5 so angeordnet, daß der Kraftstoff auf den Einsatz 10 aus einem wärmedämmenden Material gespritzt wird, wodurch sein Verdampfen unterstützt wird.

Das Einspritzventil 5 dient nur zum Erzeugen eines zündwilligen, d.h. relativ fetten Gemische in der Vorkammer 4· Der Brennraum 3 wird dagegen mit einem mageren Gemisch von einem Vergaser her über das Einlaßventil 11 bekannter Bauart tre schickt.

Erfindungsgemäß ist der Brennraum 3 mit einer Druckkammer versehen, die sich in dem gezeigten Querschnitt als etwa sägezahnähnliche Erweiterung des eigentlichen Brennraumes darstellt. Im Bereich der steilen Planke 13 dieses sägezahnähnlichen Querschnitts läuft die Vorkammer in die Druckkammer 12 so ein, daß die flache Flanke 14 des sägezahnähnlichen Querschnitts zumindest ungefähr tangential in die in der Figur obere Wand 15 der Vorkammer 4 übergeht. Demgemäß bildet

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die Vorkammer 4 mit dem kurzen Verbindungskanal l6 eine im Querschnitt etwa retortenähnliche Anordnung, wodurch sichergestellt ist, daß beim Bewegen des Kolbens von unten nach oben, d.h. während des Verdichtungstaktes, innerhalb der Vorkammer 4 Strömungsverhältnisse auftreten, die eine gute Durchmischung des durch das Ventil 5 eingespritzten Kraftstoffs mit dem Gemisch hoher Luftüberschußzahl zur Folge hat, das aus dem Brennraum 3 über die Druckkammer in die Vorkammer 4 gelangt.

Der Kolben 2 ist zur Unterstützung dieser Druckverhältnisse an seiner oberen Stirnfläche mit dem Portsatz 17 versehen, der der Form der Druckkammer 12 so angepaßt ist, daß bei der Stellung des Kolbens 2 im oberen Totpunkt zwischen den Flanken 13 und 14 des durch die Druckkammer 12 gebildeten Querschnitts ein schmaler Kanal übrigbleibt. Dieser Kanal ist etwas breiter als der Kanal 18 zwischen der Brennraumwand und demjenigen Bereich des Kolbens 2, der dem Fortsatz 17 benachbart ist. Zur Unterstützung der Spülung der Vorkammer 4 während des Antaugens und des Verdichtens können Kanäle 19 vorgesehen sein.

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Claims

Ansprüche

1. Zylinderanordnung für Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung, insbesondere Kraftfahrzeugmotoren, mit einem Zylinder, der einen Kolben aufnimmt sowie einen Brennraum und eine mit diesem in Verbindung stehende Vorkammer umschließt, in die eine Kraftstoffzuführung einmündet und eine Zündkerze mit ihren Elektroden hineinragt, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum (3) nahe der Vorkammer (4) eine im Querschnitt sägezahnähnliche Erweiterung (l2) besitzt, die im Bereich der steilen Flanke (13) des Sägezahnes in die Vorkammer (4) derart übergeht, daß die flache Flanke (14) des Sägezahnes zumindest annähernd tangential in die Wand (l5) der Vorkammer (4) einläuft.

2. Zylinderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) auf seiner der Er-Weiterung (12) zugekehrten Oberfläche einen der Form der Erweiterung (12) angepaßten Fortsatz (17) trägt, der im oberen Totpunkt in die Erweiterung (l2) hineinragt.

3. Zylinderanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (I?) im oberen fotpunkt die Erweiterung (12) unter Belassung eines Spaltes ausfüllt.

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4. ZyI inde rano ranting nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt "breiter ist als ein weiterer Spalt (17)» der sich zwischen der Brennraumwand und dem Fortsatz (17) benachbarten Bereichen der Oberfläche des Kolbens (2) erstreckt.

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