DE2048229A1 - Brennkraftmaschine mit in Vor kammer und Brennraum unterteilten Zylindern - Google Patents

Description

VOLKSWAGENWERK Aktiengesellschaft
318 Wolfsburg

3 0, 9. 70

Unser Zeichen: K 968 9704-Hu/Ba

Brennkraftmaschine mit in Vorkammer und. Brennraum unterteilten Zylindern

In der Offenlegungsschrift 1 4OI 959, 46a - I/04, wird eine Brennkraftmaschine erwähnt, deren Zylinder in zwei Kammern unterteilt sind, von denen die eine Kammer, im folgenden Vorkammer genannt, die Elektroden einer Zündkerze enthält und mit einem gegenüber dem Gemisch in der anderen, im folgenden als Brennraum bezeichneten Kammer fetteren Gemisch gespeist wird? dabei soll der Brennraum nur mit einem schwachen Gemisch oder eventuell mit Luft gespeist werden. In dem letzerwähnten Fall erfolgt also die Kraftstoffzufuhr zu den beiden Kammern allein über die Kraftstoffzuführung der Vorkammer. Dies bedeutet ein Abgehen von der üblichen Betriebsweise solcher Brennkraftmaschinen mit unterteiltem Zylindervolumen, bei denen über ein Gemischeinlaßventil dem Brennraum

209815/0837

ein relativ mageres Gemisch zugeführt wird, das eine schlechte Zündfähigkeit besitzt und demgemäß nach den Erfordernissen der Erzielung geringer Schadgasanteile im Abgas bemessen sein kann, während der Vorkammer ein fetteres und daher zündfähiges Gemisch in einem so gewählten Zeitpunkt zugeführt wird, daß über die Zündung des Vorkammergeaisehes im gewünschten Zeitpunkt auch die Zündung des Gemisches in dem Brennraum erfolgt.

Verständlicherweise erfordert eine derartige doppelt vorhandene Kraftstoffzuführung, worunter in der Offenlegungsschrift eine Gemischzuführung mit einem Ventil verstanden ist, einen erhebfc liehen Aufwand. Die Erfindung geht gattungsmäßig von einer Brennkraftmaschine aus, wie sie in der genannten Offenlegung angedeutet ist, das heißt von einer solchen, deren Zylinder einen ein Luftventil aufweisenden Brennraum und eine mit diesem in Verbindung stehende Vorkammer enthalten, die die Elektroden einer Zündkerze aufnimmt und in die eine Kraftstoffzuführung einmündet, die den Kraftstoff für die Gemische in Vorkammer und Brennraum liefert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine den verschiedenen Gesichtspunkten bei einer in dieser Weise betriebenen Brennkraftmaschine Rechnung tragende Konstruktion anzugeben. Wie be- ^ reits bemerkt,, enthält die genannte Offenlegungsschrift ledig- ^ lieh einen allgemeinen Hinweis auf die Speisung allein der Vorkammer mit einem Gemisch und des Brennraumes mit Luft, ohne daß dabei Einzelheiten angegeben werden.

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzuführung eine Einspritzdüse enthält, die während des Saugaktes Kraftstoff einspritzt und an einer einem Wandbereich der Vorkammer hinffic%tliöl der Einspritzrie&tuag: ge^* genüberliegenden Stelle - gegebenenfalls schräg - ixt die Vorkam-

2 a »at s·/dta τ

mer einmündet, deren Verbindung mit dem Brennraum einen das Torliegen eines zündfähigen Gemisches an den Elektroden Tals zum gewünschten Zündzeitpunkt sicherstellenden Strömungswiderstand für das Gemisch in der Vorkammer bildet.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Brennkraftmaschine ist sichergestellt, daß bis zu dem gewünschten Zündzeitpunkt, daß heißt nach dem Verdichtungstakt, ein zündwilliges fettes Gemisch in der Vorkammer vorhanden ist, obwohl während des Saugtaktes Kraftstoff eingespritzt und das sich in der Vorkammer dann bildende Gemisch zum größten Teil in dem Brennraum abgesaugt wird. Dabei wirkt die beispielsweise durch einen Kanal gebildete Verbindung zwischen der Vorkammer und dem Brennraum als Strömungswiderstand, der dafür sorgt, daß stets ein gegenüber dem Gemisch in dem mit einem Luftventil versehenen Brennraum fetteres Gemisch in der Vorkammer gewährleistet ist, der aber während des Verdichtungstaktes die zur Gemischbildung in der Vorkammer erforderliche Luftmenge in die Vorkammer gelangen läßt.

Wichtig ist für diese Bildung von zwei unterschiedlichen Gemischen in zwei zusammenhängenden Räumen durch eine einzige Kraftstoffeinspritzung ferner die Anordnung der Einspritzdüse so, daß sie den Kraftstoff nicht durch den Kanal in den Brennraum einspritzt, sondern daß der Kraftstoff zunächst nur in die Vorkammer gelangt und erst in Form eines Gemisches aus der Vorkammer durch die Verbindung in den Brennraum gespült wird. Die Anordnung der verschiedenen Teile kann so getroffen sein, daß die Verbindung durch einen Kanal gebildet und die Zündkerze in einem diesem gegenüberliegenden Wandbereich der Vorkammer angeordnet ist, während die Einspritzdüse zwischen Kanal und Zündkerze liegt.

Es sei an dieser Stelle bemerkt, daß sich die Erfindung nicht auf Brennkraftmaschinen mit Hubkolben beschränkt, sondern daß

2 0 9 8 1 57.0.6-3 -.7.

sie mit Vorteil auch bei Rotationskolbenmaschinen einsetzbar ist, bei denen ebenfalls ein Zylinder als feststehendes, den hier rotierenden Kolben aufnehmendes Teil definierbar ist. Auch hier können die Elektroden der Zündkerze in einer Vorkammer angeordnet sein, die mit dem eigentlichen Brennraum in Verbindung steht. Es ist für die Erfindung also unwesentlich, ob der Kolben eine hin- und hergehende Bewegung oder eine Rotationsbewegung ausführt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand des figürlich dargestellten Ausführungsbeispiels für einen Hubkolben-Motor für ψ ein Kraftfahrzeug erläutert. Da die Unterteilung des Zylindervolumens in eine mit einem fetteren Gemisch gespeiste Vorkammer und einen ein relativ mageres Gemisch führenden Brennraum im Rahmen der Niedrighaltung der Schadgasanteile im Abgas besondere Bedeutung hat, wird ein wesentliches Anwendungsgebiet auch der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine im Rahmen der Kraftfahrzeugtechnik liegen.

Von der Zylinderanordnung sind in der Figur nur die für die Erfindung wesentlichen Teile dargestellt. Der Zylinder 1 umfaßt den eigentlichen Brennraum 2 mit dem Kolben 3 und die Vorkammer 4» die über den Kanal 5 ⁱⁿ Verbindung mit dem Brenn- ^ raum 2 steht. In der Vorkammer 4 befindet sich die Elektrodenanordnung 6 der Zündkerze 75 ferner mündet in die Vorkammer 4 die Einspritzdüse 8 bekannter Bauart ein, die über einen Verteiler in bekannter Weise mit einer Kraftstoffpumpe in Verbindung steht. Me Kraftstoffpumpe wird durch ebenfalls bekannte Mittel so gesteuert, daß die Einspritzdüse nur während des Saugtaktes des Kolbens 3 Kraftstoff einspritzt.

Wesentlich für die Erfindung ist die Anordnung der Einspritzdüse 8 relativ zur Lage des Verbindungskanals 5· Wie ersichtlich, liegt dem Verbindungskanal 5 die Elektrodenanordnung 6

2 09815/06 3

gegenüber, während sick die Achsen von Verbindungskanal 5 und Einspritzdüse 8 etwa unter einem rechten Winkel schneiden. Das hat zur Folge, daß der durch die Einspritzdüse 8 eingespritzte Kraftstoff auf die Wandpartie 9 auftrifft und nicht, wie dies beim Einmünden des Einspritzventils 8 in einen dem Verbindungskanal 5 gegenüberliegenden Bereich der Torkammer 4 der Fall wäre, direkt in den Brennraum 2 eingespritzt wird.

Weiterhin ist der Terbindungskanal 5 als Strömungswiderstand für das sich innerhalb der Torkammer bildende fette Gemisch ausgeführt, so daß also sichergestellt ist, daß trotz Absaugens und Ausspülens des Gemisches aus der Torkammer 4 dort stets ein '

fetteres Gemisch vorliegt als im Brennraum 2. Dem Brennraum 2 ist das Luftventil 10 zugeordnet, das in der Zeichnung nur durch seine Achse und den schematisch angedeuteten Tentilteller wiedergegeben ist. Dieses Tentil hat einen jedem Fachmann auf diesem Gebiet bekannten Aufbau.

Auf der anderen Seite muß der Terbindungskanal 5 so ausgebildet sein, daß er während des Verdichtungstaktes die Zufuhr von Luft bzw. sehr magerem Gemisch aus dem Brennraum 2 in die Torkammer zuläßt. Unterstützt wird dies durch eine bestimmte Formgebung der oberen Kolbenfläche als Quetschfläche und der ihr gegenüberstehenden Zylinderwand. Der Brennraum 2 weist nämlich an seinem i oberen Ende den Fortsatz 11 auf, der in der oberen Totpunktstellung des Kolbens 3 einen entsprechend geformten Ansatz 12 unter Bildung eines schmalen Spaltes 13 aufnimmt. Der Fortsatz 11 bildet damit eine Quetschkammer, die dafür sorgt, daß während des Terdichtungstaktes eine gewisse Spülung der Torkammer 4 mit dem mageren Gemisch im Brennraum 2 oder der dort befindlichen reinen Luft erfolgt.

Durch die Erfindung ist es möglich, durch eine einzige Kraft-

209815/0637

Stoffzuführung und nur eine Luftzuführung, die in billiger Weise ausgeführt sein können, sowohl eine Vorkammer mit einem relativ fetten Gemisch als auch einen Brennraum mit einem relativ mageren Gemisch zu beliefern.

Die Zündkerze kann auch so zwischen der Einspritzdüse 8. und dem Brennraum 2 angeordnet sein, daß sich ihre Elektroden in der Verbindung 5 befinden, die praktisch einen Teil der Vorkammer bildet.

209815/0837

Claims (2)

Ansprüche

1., Brennkraftmaschine, deren Zylinder einen ein Luftventil aufweisenden Brennraum und eine mit diesem in Verbindung stehende Vorkammer enthalten, die die Elektroden einer Zündkerze aufnimmt und in die eine Kraftstoffzuführung einmündet, die den Kraftstoff für die Gemische in Vorkammer und Brennraum liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzuführung eine Einspritzdüse enthält, die während des Saugtaktes Kraftstoff einspritzt und an einer einem Wandbereich der Vorkammer hinsichtlich der Einspritzrichtung gegenüberliegenden Stelle in die Vor-, kammer einmündet, deren Verbindung mit dem Brennraum einen das Vorliegen eines zündfähigen Gemisches an den Elektroden "bis zum gewünschten Zündzeitpunkt sicherstellenden Strömungswiderstand für das Gemisch in der Vorkammer bildet.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung durch einen Kanal gebildet und die Zündkerze in einem diesem gegenüberliegenden Wandbereich der Vorkammer angeordnet ist, während die Einspritzdüse zwischen Kanal und Zündkerze liegt.

3· Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden der Zündkerze von der Verbindung der Vorkammer mit dem Brennraum aufgenommen sind.

15/OS37

Leerseite