DE2649850C2

DE2649850C2 - Einspritzbrennkraftmaschine mit einem im wesentlichen im Kolben angeordneten Brennraum

Info

Publication number: DE2649850C2
Application number: DE2649850A
Authority: DE
Inventors: Hans Prof. Dipl.-Ing. Dr.Dr.h.c. 8020 Graz List
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-01-22
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1982-06-03
Also published as: ATA43476A; DE2649850A1; AT345619B

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspritzbrennkraftmaschine mit einem im wesentlichen im Kolben angeordneten Brennraum, der zusammen mit dem Aufnahme raum 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, von denen eine in den Überströmkanal gerichtet ist, den beiden Brennräumen Kraftstoff zugeteilt wird, und die in den Überströmkanal gerichtete Auslaßöfinung der Einspritzdüse zumindest annähernd mit dem Überströmkanal koaxial ist.

Eine derartige Brennkraftmaschine ist bekannt (DE-PS 7 43 100). Sie umfaßt eine Einspritzdüse, die in den Haupt- und Hilfsbrennraum Kraftstoffmeiigen einspritzt, die den in diesem Räumen vorhandenen Luftmengen am Ende des Verdichtungshubes proportional ist. Im Nebenbrennraum zündet das verwirbelte Gemisch und leitet die Verbrennung in den Hauptbrennraum. Die Schadstoffemission betreffende Gesichtspunkte sind dieser Schrift nicht zu entnehmen.

Eine weitere bekannte Brennkraftmaschine (DE-PS m> 6 74 748) weist eine Einspritzdüse auf, deren Auslaßöffnungen teils in Richtung auf den Hilfsbrennraum, teils in Richtung auf den Hauptbrennraum gerichtet sind. Diese Einspritzdüse ragt in den Überströmkanal hinein, ihre Formgebung soll zu einer verbesserten Verwirbelung (>5 des Gemisches führen. Auch diese Schrift enthält keine Hinweise auf Schadstoffemissionen. Bei einer weiteren bekannten Brennkraftmaschine (DE-PS 5 89 262) ist zum Zwecke einer besseren und schnelleren Zerstäubung des Brennstoffs die in den Haupt- und den Hilfsbrennraum einspritzende Düse derart im Überströmkanal angeordnet, daß ihr Kopf diesen bei ihren Auslaßöffnungen verengt. Ein Zusammenhang mit Fragen bezüglich der Schadstoffemission ist nicht erwähnt.

Es ist ferner eine Einspritzdüse bekannt (CH-PS 3 72 501), bei der eine der Auslaßöffnungen in Achsrichtung der Einspritzdüse zurückversetzt ist. Diese im Verhältnis zu den übrigen Auslaßöffnungen einen kleinen Querschnitt aufweisende Auslaßöffnung dient zur Starterleichterung, wobei eine spezielle Form der Düsennadel der Einspritzdüse zu einer unterschiedliche Aufteilung des Brennstoffs auf die Start-Auslaßöffnung und die übrigen Auslaßöffnungen führt, je nachdem, ob der Start- oder der Normalbetriebszustand der Brennkraftmaschine vorliegt. In dieser Schrift werden, wie in den anderen bisher genannten, Probleme der Schadstoffemission nicht aufgeworfen.

Der Gehalt der Abgase von Einspritzbrennkraftmaschinen der gattungsgemäßen Art an schweren Kohlenwasserstoffen, also CH-Verbindungen, hängt u. a. von der Brennstoffmenge ab, welche im Sackloch und in den Ausiaßöffnungen der Einspritzdüse zurückbleibt und während des Expansionshubes austritt. Diese Brennstoffmenge und damit der CH-GeMt der Abgase lassen sich zwar durch Verkleinerung des Sacklochvoiumens oder durch eine Ausführung der Einspritzdüse ohne Sackloch vermindern, doch bleibt in Anbetracht des in den Auslaßöffnungen vorhandenen Brennstoffes weiterhin ein Rest an CH-Anteilen im Abgas.

Die Erfindung zielt darauf ab, Maßnahmen zu treffen. durch die der Gehalt an Kohlenwasserstoffen in den Abgasen einer Einspritzbrennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art bis auf ein Minimum reduziert werden kann.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die in dem Überströmkanal des Hilfsbrennraumes gerichtete Auslaßöffnung der Einspritzdüse gegenüber den in den Hauptbrennraum mündenden Ausiaßöffnungen der Einspritzdüse in Achsrichtung der Einspritzdüse zurückversctr.t ist und daß die Verbindung zwischen den in den Hauptbrennraum gerichteten Auslaßöffnungen und der in den Überströmkanal gerichteten Auslaßöffnung auch im Schließzustand der Düsennadel geöffnet und der Überströmkanal so angeordnet ist, daß das aus diesem austretende Verbrennungsgas durch die in diesen gerichtete Auslaßöffnung in die Sackbohrung der Einspritzdüse einbläst.

Durch diese Ausbildung wird unter Beibehaltung der günstigen Eigenschaften eines auf direkter Einspritzung in den Kolbenbrennraum basierenden Verbrennungssystems gegenüber Brennkraftmaschinen konventioneller Bauart eine erhebliche Verminderung des CH-Gehaltes in den Abgasen erreicht, dies wird ermöglicht dadurch, daß der Luftinhalt des Hilfsbrennraumes im Zuge der Verbrennung des Brennstoff-Luftgemisches teilweise in die in den Überströmkanal des Hilfsbrennraumes gerichtete Auslaßöffnung bläst und eine Durchspülung der Düse bewirkt, da auch im Schließzustand der Düsennadel die Verbindung zwischen den Auslaßöffnungen geöffnet ist. Durch den Eintritt dieses Gemischteiles in die Sackbohrung der Einspritzdüse werden die Brennstoffreste, die sich nach der Einspritzung in der Sacklochbohrung befinden, aus dieser unter Zerstäubung in den Hauptbrennraum ausgeblasen und dort zur Verbrennung gebracht. Dies ergibt eine

Verminderung des Gehaltes an unverbrannten Kohlenwasserstoffen in den Abgasen in einem Ausmaß, welches mit den bisher angewendeten Verbrennungsverfahren nicht annähernd erreichbar war.

Die Erfindung wird anhand eines -n den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen teilweisen Axialschnitt von Zylinder und Zylinderkopf einer Einspritzbrennkraftmaschine,

Fig.2 eine vergrößerte Darstellung eines Teiles der Einspritzdüse der Brennkraftmaschine nach F i g. 1.

Bei der dargestellten Brennkraftmaschine sind die Zylinderlaufbüchse mit 1, der darin gleitbare Kolben mit 2 und der Zylinderkopf mit 3 bezeichnet. Im Kolben 2 ist jeweils ein Kolbenbrennraum 4 ausgespart, in den der Brennstoff über in den Kolbenbrennraum 4 gerichtete Auslaßöffnungen 5 der im Zylinderkopf 3 schräg hängenden Einspritzdüse 6 eingespritzt wird. Es sind beispielsweise vier Auslaßöffnungen 5 vorhanden, deren Umfangsverteilung und Austrittsrichtui.g in bekannter Weise auf die Lage und die Gestali des Kolbenbrennraumes 4 abgestimmt sind.

An den nicht dargestellten Einlaßkanälen des Motors können drall- und bzw. oder turbulenzerzeugende Mittel vorgesehen sein, um die angesaugte Verbren- 2> nungsluft in Rotation bezüglich der Zylinderachse zu versetzen und ihr gegebenenfalls eine den Verbrennungsablauf fördernde, zusätzliche Turbulenz zu erteilen.

Im Zylinderkopf 3 ist ein nach Art einer Vorkammer ausgebildeter Hilfsbrennraum 7 vorgesehen, der mit dem vom Kolbenbrennraum 4 und der darüberliegenden Aussparung 8 des Zylinderkopfes 3 gebildeten Hauptbrennraum des betreffenden Zylinders durch einen Überströmkansl 9 verounden ist. Das Volumen des Hilfsbrennraumes 7 entspricht etwa dem einer relativ klein gehaltenen Vorkammer eines konventionellen Vorkammer-Dieselmotors.

Die Einspritzdüse weist 6 außer den beroiierwähnten Auslaßöffnungen 5 noch eine zusätzliche, von ihrer Sackbohrung ausgehenden Auslaßöffnung f J auf, welche gegenüber den Auslißöffnungen 5 in Achsrichtung der Düse zurückversetzt und gegen den Überströmkanal 9 gerichtet ist. wobei ihre Achse mit der Achse des Überströmkanals 9 fluchtet.

Durch diese zusätzliche Auslaßöffnung 11 wird zugleich mit der Einspritzung des Brennstoffes in den Hauptbrennraum ein Brennstoffstrahl durch den Überströmkanal in den Hilfsbrennraum 7 eingespritzt, wo bich dieser Brennstoffstrahl entzündet, worauf die Abgabse 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. Durch die in Fig. 2 dargestellte Ausbildung der Einspritzdüse, bei der auch im Schließzustand der Düsennadel (12) die Verbindung zwischen den Auslaßöffnungen 5 und 11 offengehalten ist, 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Einspritzbrennkraftmaschine 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, von denen eine in den Überströmkanal gerichtet ist, den beiden Brennräumen Kraftstoff zugeteilt wird, und die in den Überströmkanal gerichtete Auslaßöffnung der Einspritzdüse zumindest annähernd mit dem Überströmkanal koaxial ist, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Überströmkanal (9) des ■Hilfsbrennraumes (7) gerichtete Auslaßöffnung (11) der Einspritzdüse (6) gegenüber den in den Hauptbrennraum (4) mündenden AuslaBöffnungen (5) der Einspritzdüse in Achsrichtung der Einspritzdüse zurückversetzt ist und daß die Verbindung zwischen den in den Hauptbrennraum (4) gerichteten Auslaßöffnungen (5) und der in den Überstromkanal (9) gerichteten Auslaßöffnung (11) auch im Schließzustand der Düsennadel (12) geöffnet und der Überströmkanal (9) so angeordnet ist, daß das aus diesem austretende Verbrennungsgas durch die in diesen gerichtete Auslaßöffnung (11) in die Sackbohrung (10) der Einspritzdüse (6) einbläst.