DE2439806C2 - Luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschine - Google Patents
Luftverdichtende, selbstzündende BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine luftverdichtende, seibstzündende Brennkraftmaschine, bestehend aus
mindestens einem Zylinder und einem diesen abdeckenden Zylinderkopf, wobei der Zylinderkopf mit in den
Zylinder mündenden Ein- und Auslaßkanälen ausgestattet und diese Kanäle an ihren zum Zylinder weisenden
Öffnungen Ein- und Auslaßventile aufweisen, sowie mindestens der jeweilige Einlaßkanal im Bereich seiner
zum Zylinder hin sich öffnenden Öffnung mit drallbildenden Einbauten ausgestattet ist, wie auch dieser
Zylinderkopf an seiner zum Zylinder weisenden Seite mit einer wärmedämmenden Platte ausgerüstet ist
sowie der Zylinder selbst einen rotationsförmigen Brennraum für eine um eine Brennraumachse rotierende
Verbrennungsluft aufweist.
Es ist im Bau von Brennkraftmaschine geläufig, daü eine gute Verbrennung von Luft- mil Kraftstoffbcsiandteilen
besonders dann möglich isi, wenn zum einen eine geordnete Vermischung der /u verbrennenden [eile
und zum anderen eine für die Verbrennung optimale Temperatur im Brennraum cr/ieli werden. Diese
Maßnahmen allein gewährleisten eine gute Kraftstoffausnutzung, d. h. einen hohen Wirkungsgrad bei
niedrigem Verbrauch, so daß die Bestrebungen beim Bau von Brennkraftmaschinen dahin laufen, eine
Wärmeisolierung des Brennraumes gegenüber den sonstigen, gekühlten Bauteilen der Brennkraftmaschine
zu erreichen. Bei bisher üblichen Brennkraftmaschinen nach dem Ottoprinzip ist es — infolge des sich daraus
ergebenden unkontrollierten Verbrennungsablarfes — schwierig, diese Erkenntnisse anzuwenden. Brennkraftmaschinen
nach dem Dieselprinzip — mit Vor- oder Wirbelkammern — haben zwar bereits sehr heiße
Brennräume, sie kommen aber dem vorgenannten Ziel wegen der hohen Verluste durch Luftarbeit vielfach
nicht nahe.
Es ist auch schon eine luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschine, bekannt, bei der ein in einem
Kolben sich befindender Brennraum muldenförmig ausgeführt und dieser Brennraum von einem Zylinderkopf
mit Ein- und Auslaßöffnungen sowie in den Einlaßöffnungen angeordneten Schirmventilen abgedeckt
ist. Zusätzlich zu diesen ist an der zum Brennraum weisenden Seite des Zylinderkopfes ein sternförmiger
Einbau an diesem angeordnet, welcher mit mehreren, in den Brennraum reichenden Leitflächen ausgestattet ist.
Die Leitflächen, die als Plättchen ausgeführt sind, ragen zwischen den Ventilöffnungen in den Brennraum hinein
und sind dort so angeordnet, daß vier aus einer zentral, d. h. in der Brennraumachse, angeordneten Düse radial
in vier Richtungen spritzenden Kraftstoffstrahlen auf die Plättchen treffen. Die Plättchen, die der Aufheizung
des Brennraumes ausgesetzt sind, weisen eine hohe, insbesondere Oberflächentemperatur, auf, so daß der
aus sie gelangende Kraftstoff schnell verdampft wird, um sich dann anschließend mit einer im Brennraum sich
befindenden Verbrennungsluft zu vermischen. Zwar wird mit diesen Einbauten bzw. Plättchen das Auftreffen
des Kraftstoffes auf die Wand des Brennraumes verhindert, indessen sind diese Planchen nicht geeignet,
den Wärmezufluß von der Mittt des Bvcnnraumes radial
nach außen zu unterbinden, weil ein solcher an den Ausschnitten zwischen den Plättchen ohne Behinderung
stattfinden kann. Dieser Wärmefluß führt zu einem Verlust der für eine optimale Verbrennung von
Kraftstoff- mit Luftbestandteilen im Brennraum erforderlichen Wärme, so daß eine damit ausgerüstete
Brennkraftmaschine die Anforderungen an eine Wärmedämmung des Brennraumes mit dem Ziel, Verringerung
des Kraftstoffverbrauches bei einem Minimum an Schadstoffimmissionen und Verringerung der spezifischen
Kühlleistung der Brennkraftmaschine nicht erfüllen kann (vgl. DE-AS 12 72 620, aus der eine
Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs I zu entnehmen ist).
Um den Brennraum einer solchen Brennkraftmaschine gegen Wärmeverluste durch Wärmefluß über den
Zylinderkopf abzuschirmen, ist es ferner bekannt, den Zylinderkopf an seiner zum Brennraum weisenden Seite
mit einer wärmedämmenden Plaite zu versehen, und diese Platte am Zylinderkopf so anzubringen, daß diese
den überwiegenden Teil der zum Zylinderkopf weisenden
öffnung des Zylinders abdeckt. Die finite ist dabei an dieser Seite des Zylinderkopfes fest, d. h. durch
Kinguß, angebracht und kann über den Öffnungsrand des Zylinders verlängert sein. F'ine solche Platte erlaubt
/war eine Dämmung der im Brennraum entstehenden Wärme, sie ist jedoch für die Optimierung der
Verhrcnmingsabläiifc insofern nicht ausreichend, als die
Wärme aus dem Brennraum über den Kolben an den Zylinder ungehindert ausweichen kann (vgl. GB-PS
10 56 499).
Für eine Vermischung und damit auch Verbrennung eines Kraftstoffes mit in einen Brennraum eingebrachten
Luftbestandteilen ist neben einer Wärmedämmung des Brennraumes auch eine Rotation der Luftbestandteile
um die Brennraumachse erforderlich. Zu diesem Zweck sind bei einer weiteren bekannten Brennkraftmaschine
drallbiiJende Einbauten im Einlaßkanal eines Zylinderkopfes vorgesehen, und es sind diese Einbauten
dort so angeordnet, daß sie einer in den Brennraum einströmenden Verbrennungsluft die Rotation um die
Brennraumachse verleihen. Die Einbauten selbst sind dabei ringförmig ausgeführt und konzentrisch um den
Schaft des jeweiligen Einlaßventils angeordnet und werden von einem Ring mit daran befestigten
Leitschaufeln gebildet, deren Leitflächen so gekrümmt sind, daß sie der an ihnen vorbeistreichenden Verbrennungsluft
den Drall um die Brennraumachse verleihen (vgl. FR-PS 13 38 519).
Es ist ferner eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der der Brennraum von zwei schalenförmigen Einsätzen
gebildet wird, von denen der eine Einsatz auf dem Kopf des Kolbens und der andere Einsatz an der zum Kolben
weisenden Seite des Zylinderkopfes angeordnet ist Die mit ihren Ausnehmungen zueinander gerichteten
Einsätze bilden dabei einen linsenförmigen Brennraum, und es können diese Einsätze aus einem wärmebeständigen
Material gebildet sein. Die Einsätze sind dabei so gestaltet, daß sie während des Betriebes der Brennkraftmaschine
sich schnell mit der dünnen Koksschicht überziehen, die dauernd glühend bleibt. Durch diese sich
aufbauende Koksschicht soll nicht nur eine starke Wärmestrahlung auf den in den Brennraum eingebrachten
Kraftstoff ausgeübt, sondern es soll auch eine katalytische Beschleunigung für die Zündung ermöglicht
werden, durch die ein Zündverzug verringert werden kann. Zwar ist der Brennraum durch diese Einsätze
wärmedämmend ausgeführt, indessen ist dieser nur für die Verbrennung von Schwerölen geeignet, bei denen
infolge eines sehr langen Expansionshubes weder es auf eine gute Durchmischung der Luft- mit den Kraftstoffbestandteilen
noch auf eine schnelle Verbrennung derselben ankommt, so daß dieser Brennraum, insbesondere
für schnellaufende Dieselmotoren, nicht geeignet ist (vgl. DE-PS 4 71 644).
Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, eine Brennkiaftmaschine gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1 dahingehend weiterzubilden, daß sie selbst bei kleinem Hubvolumen einen geordneten
Mischvorgang bei erhöhter Wärmedichtheit des Brennraumes erlaubt, und der Verbrennungsablauf von
Kraftstoff- mit Luftbestandteilen unter geringem Anfall an Blaurauch abläuft.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Gattung
dadurch gelöst, daß die wärmedämmende Platte mindestens den überwiegenden Teil des Zylinders
abdeckt, und daß diese Platte die drallbildenden Einbauten mindestens im Einlaßkanal und hier im
Bereich der in den Brennraum mündenden Öffnung dieses Kanals aufweist.
Durch diese Maßnahmen wird nicht nur die der
Erfindung zugrunde liegende Aufgabe vorteilhaft gelost, sondern es wird zudem der Vorteil erzieh, daß die
erfindungsgemüße Wärmedämmung des Brennraumes
auch ohne grollen Aufwind an schon bestehender!
Brennkraftmaschinen leicht angebracht werden kann. Hinzu kommt, daß durch Einsetzen der drallbildenden
Einbauten auch bei solchen Brennkraftmaschinen ein Drall, insbesondere der zu verbrennenden Frischluft,
-, erzeugt werden kann, bei denen mangels entsprechender, drallbtldender Organe in den Ansaugkanälen eine
solche Drallbildung bisher nicht möglich gewesen war. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
können insbesondere den verbleibenden Unteransprü-
Ui chen entnommen werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt
Fig. I einen Längsmittelschnitt durch einen Zylinder
mit darin geführten Kolben sowie den Zylinder
ι« abdeckenden Zylinderkopf mit der an diesem angebrachten
Einrichtung,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine solche über zwei Ventilöffnungen reichenden Einrichtung, wobei diese
von Ventilsitzringen am Zylinderkopf gehalten wird,
2it F i g. 3 eimn Schnitt durch eine Einrichtung mit nur
im Frischluftkalal vorgesehenem, dr..bildendem Einbau und
Fig.4 eine Draufsicht auf einen drallbildenden Einbau mit den an ihm vorgesehenen Leitschaufeln.
2> An einem Zylinderkopf 1 mit Einlaßkanal 2 für die
Frischluft und Auslaßkanal 3 für das Abgas ist an der einem Brennraum 4 zugewandten Seite die Einrichtung
vorgesehen, welche im wesentlichen von einer Platte 5 gebildet wird, die entsprechende Ventilöffnungen 6, 7
ίο für die Ein- und Auslaßkanäle 2 und 3 aufweist und die
gegen den Zylinderkopf wärmeisoliert ist. Die Wärmeisolation ist bei dieser Ausführung durch ein Luftvolumen
gegeben, welches sich in einem Spalt 8 zwischen der Platte 5 und dem. Zylinderkopf 1 befindet. Die Platte
η 5, die bei dieser Ausführung über den Durchmesser des
Zylinders 10 reicht, ist an ihrem Rand über eine Kopfdichtungen 9 gegen den Zylinder gedichtet. Um
insbesondere der in den Brennraum 4 einströmenden Frischluft einen Drall um die Brennraumachse X zu
to verleihen, weist die Platte 5 an ihrer Einlaßventilöffnung 6 einen drallbildenden Einbau 11 auf, der wiederum je
nach Ausführung desselben mit der Platte aus einem S'.ück besteht oder als besonderes Bestandteil gefertigt
ist. Zum Durchführen, beispielsweise sines Kraftstoff-
Ii Strahles einer Einspritzdüse 13 in den Brennraum 4 ist in
der axialen Verlängerung eines im Zylinder 10 geführten Kolbens 14 eine Bohrung in der Platte 5 vorgesehen,
und es weist diese Bohrung einen Einsatz 12 auf, der fest und dicht mit der Platte 5 verbunden ist und auf dessen
r,d den Brennraum 4 abgewandten Seite die Einspritzdüse
über eine Dichtung sich abstützt. Aufbauend auf der Erkenntnis, daß eine optimale Verbrennung der
Kraftstoff- mit den Luftbestandteilen besonders dann möglich ist, wenn der Brennraum 4 nach einem
-.-, vorgegebenen Wärmebild temperiert wird, ist vorzugsweise
der Brennrarrn 4 im Kolben 14 mltlHs eines
besonderen Einsatzes 15 gegen den Kolbenmantel, als auch die Platte 5 gogen den Zylinderkopf wärmeisoliert.
Diese Wärmeisolierungen an Kolben 14 und Platte 5
mi erlauben kaum Wär.neverluste, so daß der Brennraum 4
die gewünschte Temperatur erreichen und aufrechterhalten kann.
Die Anbringung der Platte 5 am Zylinderkopf 1 kann verschieden ausgeführt sein und zwar entweder durch
.,, Angießen, wl·.· in F i g. 1 dargestellt, oder durch
Hefestigen denselben iiiittels Ventilsitzringen 18, wie in
I ι g. 2 dargestellt oder durch Anschrauben und Ijriset/en besonderer, drallbiklendcr Einbauten, wie sie
5 6
auch in F ig 3 dargestellt sind. In allen vorbeschricbc die lirennraumachsc Λ verleihen.
ncn Ausführungen sind du· lünbaiitcii Ib mit schrauben- Hie Darstellung der Lrfindung gemäß F i g. 1 /eigl
förmig gewundenen l.ciischaufcln 17 versehen, und es eine /enirisch angeordnete fünspriizdüse IJ, was jedoch
sind diese Leitschaufel so gerichtet, daß sie der durch nicht ausschließt, diese auch exzentrisch anzuordnen,
sie stromenden, insbesondere f-'rischlufi. einen Drall um
I Iier/u 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschine, bestehend aus mindestens einem Zylinder
und einem diesen abdeckenden Zylinderkopf, wobei der Zylinderkopf mit in den Zylinder mündenden
Ein- und Auslaßkanälen ausgestattet und diese Kanäle an ihren zum Zylinder weisenden Öffnungen
Ein- und Auslaßventile aufweisen, sowie mindestens der jeweilige Einlaßkanal im Bereich seiner zum
Zylinder hin sich öffnenden Öffnung mit drallbildenden Einbauten ausgestattet ist, wie auch dieser
Zylinderkopf an seiner zum Zylinder weisenden Seite mit einer wärmedämmenden Platte ausgerüstet
ist sowie der Zylinder selbst einen rotationsförmigen Brennraum für eine um eine Brennraumachse
rotierende Verbrennungsluft aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmedämmende
Platte (5) mindestens den überwiegenden Teil des Zylinders (10) abdeckt, und daß diese Platte die
drallbildenden Einbauten (11) mindestens im Einlaßkanal
(2) und hier im Bereich der in den Brennraum (4) mündenden Öffnung (6) dieses Kanals aufweist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (5) einen fest und
dicht mit dieser verbundenen Einsatz (12) für ein in den Brennraum (4) mündendes Teil (Einspritzdüse
13) aufweist, und daß dieser Einsatz an seiner dem Brennraum abgekehrten Seite an diesem Teil
abgedichtet ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn«;·, daß die Platte (5) über den
Durchmesser des Zylinders (10) hinausreicht und an ihrem Rand eine zwischen diesem Rand und dem
Zylinder liegende Dichtung (fr) aufweist.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (5) sich über
mindestens zwei Zylinder (10) erstreckt.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (5) zusammen mit in
einem Kolben (14) einer Brennkraftmaschine angeordneten und der Wärmedämmung dienenden
Mittel (15) anwendbar ist.
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DE1272620B (de) * | 1962-08-07 | 1968-07-11 | Daimler Benz Ag | Luftverdichtende, selbstzuendende Brennkraftmaschine, insbesondere fuer Vielstoffbetrieb |
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Also Published As
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