DE2649850A1

DE2649850A1 - Einspritzbrennkraftmaschine mit einem im wesentlichen im kolben angeordneten brennraum

Info

Publication number: DE2649850A1
Application number: DE19762649850
Authority: DE
Inventors: Hans Prof Dipl Ing Dr Dr List
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-01-22
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1977-08-04
Also published as: DE2649850C2; AT345619B; ATA43476A

Description

WenfanwaH DipWng. JoachJm Sfnwtf Henau/Main, PostUeh 791

Dipl.Ing.Br.Dr.h.c.Hans LIST,Graz (Österreich)

Einspritzbrennkraftmaschine rait einem im wesentlichen im Kolben angeordneten Brennraum

Die Erfindung betrifft eine Einspritzbrennkrnftrnnnohine mit einem im wesentlichen im Kolben angeordneten Brennrnum, der zusammen mit dem Aufnahmeraura für die Einspritzdüse el en ir.'mpfcbrennraum bildet, und mit einem nach Art einer Vorknmmnr im Zylinderkopf angeordneten Hilfsbrennraum, der im Verholen'π zum Hauptbrennraum wesentlich kleiner ist und mit dem Hnup^brennraum durch einen Überströmkanal in Verbindung steht, wobei durch getrennte Auslaßöffnungen der Einspritzdüse den bphl?>n Brennräumen Kraftstoff zugeteilt wird.

Der Gehalt der Abgase von Einspritz-Brennkraftmnnnhinpn an schweren Kohlenwasserstoffen, also OH- Verb indungen, hängt; u.a. von der Kraftstoffmenge ab, welche im Sackloch und in den Bohrungen der Einspritzdüse zurückbleibt und während des Erp-'uisionshubes austritt. Diese Kraft stoff menge und damit <3ργ πιι-inhalt der Abgase, lassen sich zwar durch Verkleinerung dnn /;nnklochvolumens oder durch eine Ausführung der Düse ohne Snc.k'Lnnh vermindern, doch bleibt in Anbetracht des in den Düsenlöolio rn vorhandenen Kraftstoffes weiterhin ein Rest an CH-Anteil«n im Abgas.

Die Erfindung zielt darauf ab, als Beitrag zu don Bestrebungen des Umweltschutzes Maßnahmen zu treffen, durch die der Gehalt an Kohlenwasserstoffen in den Abgasen einer Ei.nr-prJ. fcz-Brennkraftmasohine der eingangs genannten Art bis auf ein Minimum reduziert werden kann. Zur Erfüllung dieser Aufgabe j π I; erfindungsgemaiß vorgesehen, daß die Einspritzdüse eine in den

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Überströmkanal des Hilfsbrennraumes gerichtete, vorzugsweise mit diesem koaxiale Auslaßöffnung aufweist, die gegenüber den in den Hauptbrennraum mündenden Auslaßöffnungen der Einspritzdüse in Achsrichtung der Einspritzdüse zurückversetzt ist.

Durch diese Ausbildung wird unter Beibehaltung der günstigen Eigenschaften eines auf direkter Einspritzung inden " Kolbenbrennraum basierenden Verbrennungssystem gegenüber Dieselmotoren konventioneller Bauart eine erhebliche Verminderung des CH-Gehaltes in den Abgasen erreicht. Der Grundgedanke der Erfindung besteht danach darin, den Luftinhalt des Hilfsbrennraumes im Zuge der Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches exakt gegen die in den Überströmkanal des Hilfsbrennrnumee spritzende Auslaßöffnung zu blasen und dadurch eine DurnhFspiilung der infolge der Versetzung der Auslaßöffnungen in Achsrichtung der Düse zugängliche Sacklochbohrung der Einspritzdüse zu bewirken. Durch den Eintritt dieses Luftteiles .in die Sackbohrung der Einspritzdüse werden die Kraftstoffrestp, ei ie sich nach der Einspritzung in der Sacklochbohrung befinden, aus dieser unter Zerstäubung in den Hauptbrennraura ausgeblasen und dort zur Verbrennung gebracht. Dies ergibt eine Verminderung des Gehaltes der Abgase an unverbrannten Kohlenwasserstoffen in einem Ausmaß, welches mit den bisher angewendeten Verbrennungsverfahren nicht annähernd erreichbar war.

Durch das kleine Volumen des Hilfsbrennraurnes wird der durch den Überströmvorgang verursachte Verlust relativ klein gehalten, so daß der Wirkungsgrad der Verbrennung weitgehend dem eines konventionellen Systems mit direkter Einspritzung angenähert ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung empfiehlt es sich, den Überströmkanal des Hilfsbrennraumes mit einem wärmeisolierenden Rohr auszukleiden. Auf diese Weise werden die Wärmeverluste im Bereich des Überströmkanals erheblich vermindert.

Wenn außerdem, wie nach einem weiteren Erfindungnmerkmal vorgesehen, die Wände des Hilfsbrennraumes zumindest

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größtenteils gegenüber dem Zylinderkopf wärmeisolierend sind, lassen sich auch die Wärmeverluste im Bereich des Hilfsbrennraumes entsprechend verringern.

Schließlich kann in Weiterbildung des Erfindungsgedankens im Hilfsbrennraum eine Glühkerze angeordnet sein. Auf diese Weise wird die Entzündung des Kraftstoffes im Hilfsbrennraum beim Anlassen des Motors,speziell bei niedrigen Temperaturen, begünstigt.

Im folgenden werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung, anhand der schematisch gehaltenen und jeweils auf den erfindungswesentlichen Bereich einer Einspritz-Brennkraftmaschine gerichteten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig.1 einen teilweisen Axialschnitt von Zylinder und Zylinderkopf einer Einspritz-Brennkraftmasohine nach der Erfindung ,

Fig.2 eine vergrößerte Darstellung eines Teiles der Einspritzdüse der Brennkraftmaschine nach Fig.1, und

Fig.3 den teilweisen Axialnschnitt von Zylinder und Zylinderkopf einer anderen Ausführungsform einer Einspritf.-Brennkraftmaschine nach der Erfindung. . ·

Bei beiden dargestellten Konstruktionen sind die Zylinderlaufbüchse mit 1, der darin gleitbare Kolben mit ? und der Zylinderkopf mit 3 bezeichnet. Im Kolben 2 ist ,lewejla ein Kolbenbrennraum 4 ausgespart, in den der Kraftstoff über in den Kolbenbrennraum 4 gerichtete Düsenlöcher 5 der im ZyIinderkopf 3 schräg hängenden Einspritzdüse 6 eingespritzt wird. Es sind beispielsweise vier Dilsenlöcher 5 vorhanden, deren Umfangsverteilung und Austrittsrichtung in bekannter Weise auf die Lage und die Gestalt des Kolbenbrennraumes 4 abgestimmt sind,

An den nicht dargestellten Einlaßkanälen des Motors können drall·- und bzw. oder turbulenzerzeugende Mittel vorgesehen sein, um die angesaugte Verbrennungsluft in Rotation bezüglich der Zylinderachse zu versetzen und ihr gegebenenfalls eine den Verbrennungsablauf fördernde, zusätzliche Turbulenz zu erteilen.

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Die bisher beschriebenen baulichen Gegebenheiten entsprechen Dieselmotoren üblicher Bauart mit direkter Einspritzung in den Kolbenbrennraum.Im Sinne des Erfindungsgedankens ist nun im Zylinderkopf 3 ein nach Art einer Vorkammer ausgebildeter Hilfsbrennraum 7 vorgesehen, der mit dem vom Kolbenbrennrnum 4 und der darüberliegenden Aussparung 8 des Zylinderkopfes 5 gebildeten Hauptbrennraum des betreffenden Zylinders durch einen Überströmkanal 9 verbunden ist. Das Volumen des Hilfsbrennraumes 7 entspricht etwa dem einer relativ klein gehaltenen Vorkammer eines konventionellen Vorkammer-Dieselmotors.

Gemäß der Erfindung weist die Einspritzdüse 6 außer den bereits erwähnten Düsenlöchern 5 noch ein zusätzliches, von ihrer Sackbohrung ausgehendes Düsenloch 11 auf, welches gegenüber den Düsenlöchern 5 in Achsrichtung der Düse zurückversetzt und gegen den Überströmkanal 9 gerichtet ist, wobei dessen Achse im dargestellten Fall mit der 'Achse des Überströmkanals 9 fluchtet.

Durch dieses zusätzliche Düsenloch 11 wird zugleich mit der Einspritzung des Kraftstoffes in den Hauptbrennraum ein Kraftstoffstrahl durch den Überströmkanal in den Hilfsbrennraum 7 eingespritzt, wo sich dieser Kraftstoffstrahl entzündet, worauf die Abgase durch den Überströmkanal 9 in entgegengesetzter Richtung in den Hauptbrennraum ausgeblasen werden,, wobei ein Teil der Abgase durch das zusätzliche Düsenloch 11 in die Sackbohrung 10 der Einspritzdüse 6 eintritt und die in den Bohrungen der Einspritzdüse noch vorhandenen Kraftstoffreste in den Hauptbrennraum ausbläst. Damit ist sichergestellt, daß die schweren Kohlenwasserstoff-Verbindungen im Hauptbrennraum zum allergrößten Teil verbrannt werden. Damit tritt nicht nur eine wesentliche Verringerung der eigentlichen Schadstoffe sondern auch der sich aus Kohlenwasserstoffen bildenden Geruchsstoffe in den Abgasen ein.

Um die Wärraeverluste im Hilfsbrennraum 7 und im Überströmkanal 9 so klein als möglich zu halten, empfiehlt es sich,· die Wände des Hilfsbrennraumes 7 entsprechend der Darstellung in Fig.,1 gegenüber dem Zylinderkopf 3 wärmeisolierend zu halten und den Überströmkanal 9» wie aus Fig.3 ersichtlich, mit einem

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Rohr 12 aus hitzebeständigem Material auszukleiden.

Um die Entzündung des in den Hilfsbrennraum 7 eingespritzten Kraftstoffes beim Anlassen des Motors zu erleichtern, kann entsprechend Fig.3 in den Hilfsbrennraum 7 eine Glühkerze 13 eingesetzt werden.

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Claims

P a te η tansprüche

(1. JEinspritzbrennkraftmaschine mit einem im wesentlichen im Kolben angeordneten Brennraum, der zusammen mit dem Aufnahmeraum für die Einspritzdüse den Hauptbrennraum bildet, und mit einem nach Art einer Vorkammer im Zylinderkopf angeordneten Hilfsbrennraum, der im Verhältnis zum Hauptbrennraum wesentlich kleiner ist und mit dem Hauptbrennraum durch einen Überströmkanal in Verbindung steht, wobei durch getrennte Auslaßöffnungen der Einspritzdüse den beiden Brennräumen Kraftstoff zugeteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüse (G) eine in den Überströmkanal (9) des Hilfsbrennraunes(7) gerichtete, vorzugsweise mit diesem koaxiale Auslaßöffnung (9) aufweist, die gegenüber den in den Hauptbrennraum (4) mündenden Aublaßöffnungen (5) der Einspritzdüse in Achsrichtung dnr Einspritzdüse zurückversetzt ist.

2. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkanal (9) des Hilfsbrennmumr>n (7) mit einem wärmeisolierenden Rohr (12) ausgekleidet .int.

3. Einspritzbrennkrqftmaschine nach Anspruch 1, dadurch ^nk:ennzeichnet, daß die Wände des Hilfsbrennraumes (7) zumindest größtenteils gegenüber dem Zylinderkopf (3) wärmeisoli eretid sind.

4. Einspritzbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsbrennraum (7) eine Glühkerze (13) enthält.

27.10.1976
Kr/Pa

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