DE2735885C2 - Viertakt-Brennkraftmaschine - Google Patents
Viertakt-BrennkraftmaschineInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
- F02B19/12—Engines characterised by precombustion chambers with positive ignition
-
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine fremdgezündete Viertakt-Hubkolbenbrennkraftmaschine nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche ist aus der US-PS 17 82 395 bekannt.
Diese Brennkraftmaschine weist zwei stehende Ventile auf. Im Zylinderkopf ist ein Hauptbrennraum
ausgebildet sowie eine die Elektroden einer Zündkerze aufnehmende Zündkammer, die von einer gegen den
Kolben vorspringenden Wand umgeben ist, die von auf die Ventile und den Hauptbrennraum gerichteten,
rohrförmigen Kanälen durchdrungen ist. Das Ziel der getroffenen Maßnahmen ist es, das während des
Ansaugtaktes einströmende frische Brenngasgemisch bis zum Verdichtungstakt von den vom vorangehenden
Arbeitszyklus zurückgelassenen Restgasen getrennt zu halten, um das Füllungsverhältnis zu verbessern. Ein
hohes Verdichtungsverhältnis ist nicht erwähnt.
Aus der US-PS 39 23 015 ist eine fremdgezündete Hubkolbenbrennkraftmaschine bekannt, die im Zylinderkopf
oder im Kolbenboden zwei domförmige Vertiefungen mit zylindrischen Wänden und unterschiedlichen
Volumen aufweist. Die kleinere Vertiefung nimmt die Zündkerzenelektroden auf, während die
andere Vertiefung einen Hauptbrennraum bildet. Durch einen Schlitz sind beide Vertiefungen miteinander
verbunden. Um die kleinere Vertiefung herum ist in OT-Stellung des Kolbens zwischen dem Kolbenboden
und dem Zylinderkopf eine Quetschzone ausgebildet, die in der Vertiefung eine starke Gasturbulenz
hervorruft. Diese macht es möglich, das angesaugte
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65 Brenngasgemisch sicher zu zünden, auch wenn dieses relativ mager ist. Über das Verdichtungsverhältnis ist zu
dieser Maschine nichts angegeben.
Um den thermischen Wirkungsgrad einer Brennkraftmaschine zu verbessern, muß man das Verdichtungsverhältnis
steigern. Hochkompromierte Brennkraftmaschinen zeigen jedoch häufig einen instabilen Verbrennungsvorgang
und daraus folgend eine Neigung zum Klopfen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art
anzugeben, welche bei einem hohen Verdichtungsverhältnis eine stabile und schnelle Verbrennung der
Brenngasgemische sicherstellt
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen der
Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher
erläutert werden. Es zeigt
F i g. 1 einen ersten Längsschnitt durch den oberen Teil einer ersten Ausführungsform;
F i g. 2 einen weiteren Längsschnitt durch die erste Ausführungsform, und zwar längs der Linie V-V von
Fig. 3,
F i g. 3 eine Aufsicht auf den Zylinderkopf längs der Linie VI-Vl von Fig. 2;
Fig.4 einen Längsschnitt durch eine Modifikation
der Mzschine nach F i g. 1 längs der Linie VIII-VIII von F i g. 5, und
Fig. 5 eine Ansicht des Zylinderkopfes von unten, gesehen längs der Linie IX-IX von F i g. 4.
Die F i g. 1 bis 3 zeigen eine erste Ausführungsform einer Brennkraftmaschine, aus welcher ein Zylinderblock
10 erkennbar ist, welcher eine Zylinderbohrung 12 aufweist. Ein Kolben 14 mit einem flachen Boden 13 ist
in der Zylinderbohrung 12 hin- und herbeweglich geführt. Ein Zylinderkopf 16 ist unter Zwischenlage
einer Dichtung 18 auf dem Zylinderblock 10 befestigt. Die Unterseite 19 des Zylinderkopfes 16, d. h. die dem
Kolbenboden 13 gegenüberliegende Fläche, weist einen flachen Bereich auf. Weiterhin ist in der Unterseite des
Zylinderkopfes 16 eine erste zylindrische Vertiefung 20 ausgebildet, welche eine geringe Tiefe hat, sowie eine
zweite zylindrische Vertiefung 22 mit großer Tiefe. Daher werden zwischen dem Zylinderkopf 16 und dem
Kolbenboden 13 in OT-Stellung des Kolbens 14 ein erster Brennraum 24 sehr geringer Größe und ein
zweiter Brennraum 26 verhältnismäßig großen Volumens ausgebildet, wobei beide Räume 24 und 26
voneinander getrennt sind, wie es F i g. 1 zeigt.
Im Zylinderkopf 16 ist ein Einlaßkanal 28 ausgebildet,
welcher sich über einen ringförmigen Ventilsitz 30 in die erste Kammer 24 öffnet. Der Ventilsitz 30 ist mit
Preßsitz in die erste zylindrische Vertiefung 20 eingepaßt. Der Ventilsitz 30 wird von einem Ventil 32
geöffnet oder geschlossen, welches gleitbar vom Zylinderkopf 16 geführt wird. Im Zylinderkopf 16 ist
parallel zum Einlaßkanal 28 ein Auslaßkanal 34 ausgebildet, welcher sich über einen Ventilsitz 36 in den
zweiten Brennraum 26 öffnet. Der Ventilsitz 36 ist in die zweite zylindrische Vertiefung 22 mit Preßsitz eingepaßt.
Er wird von einem Auslaßventil 38 geöffne1: und geschlossen, welches gleitbar im Zylinderkopf 16
geführt ist.
Weiterhin ist ein tubusförmiger Einsatz 40 mit Preßsitz in einen zylindrischen Hohlraum eingepaßt,
welcher im Zylinderkopf 16 ausgebildet ist. Der (dritte)
Brennraum 41, welcher in dem Einsatz 40 ausgebildet ist, ist gegen den Kolbenboden 13 offen.
Der dritte Brennraum 41 steht über einen ersten Verbindungskanal 42 im Zylinderkopf 16 mit dem
zweiten Brennraum 26 in Verbindung. Der dritte Brennraum 41 ist weiterhin über einen zweiten
Verbindungskanal 44 im Zylinderkopf 16 mit dem ersten Brennraum 24 verbunden.
Die Zündkerze ist in den Zylinderkopf 16 eingeschraubt Die Funkenstrecke 50 der Zündkerze ist in
dem dritten Brennraum 41 an der Stelle angeordnet, an welcher eine in dem Brennraum 41 ausgebildet
Wirbelbewegung ihre Achse hat. Diese Wirbelbewegung wird durch Strömungen des während des
Verdichtungstaktes in den dritten Brennraum 41 von dem ersten Brennraum 24 und dem zweiten Brennraum
26 durch die Verbindungskanäle 44 und 42 gedrückten Gasgemischs hervorgerufen.
Ii.i Betrieb wird während des Einlaßtaktes ein
brennbares Gasgemisch in die Zylinderbohrung 24 durch den Einlaßkanal 28 eingeleitet. Während der
Abwärtsbewegung des Kolbens beim Ansaugtakt werden Stiömungen des brennbaren Gasgemischs
hervorgerufen, welche von dem ersten Brennraum 24 durch den zweiten Verbindungskanal 44 in den dritten
Brennraum 41 und von diesem durch den Verbindungskana! 42 in den zweiten Brennraum 26 verlaufen. Auf
diese Weise werden die um die Funkenstrecke 50 der Zündkerze etwa noch vorhandenen Restgase des
Verbrennungsvorgangs des vorangegangenen Arbeits- ;n
zyklus hinweggespült.
Während des Verdichtungstaktes bewegt sich der Kolben 14 wieder nach oben und erreicht eine Stellung
nahe dem oberen Totpunkt, bei welcher das brennbare Gasgemisch in dem flachen Bereich zwischen dem r,
Zylinderkopf und dem Kolbenboden 13 stark komprimiert wird. Es wird daher eine erste Strömung
brennbaren Gasgemischs von dem ersten Brennraum 24 durch den zweiten Verbindungskanal 44 in den dritten
Brennraum 41 gedrückt, und weiterhin wird eine zweite Strömung brennbaren Gemischs aus dem zweiten
Brennraum 26 durch den ersten Verbindungskanal 44 in den dritten Brennraum 41 geleitet. Es findet daher im
dritten Brennraum 41 ein heftiges Aufeinandertreffen der zwei brennbaren Gasströmungen statt, welches eine
Wirbelbewegung im Brennraum 41 hervorruft. Da die Funkenstrecke 50 der Zündkerze in der Mittenachse
dieser Wirbelbewegung liegt, befindet sicii das dort
vorhandene brennbare Gasgemisch in einem Zustand, in welchem es sehr leicht gezündet werden kann.
Die Zündung findet üblicherweise kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes statt. Als Folge der Zündung
ergießen sich durch die Verbindungskanäle 42 und 44 Flammstrahlen in die zweiten und ersten Brennräume
26 bzw. 24. Diese Flammstrahlen zünden die in den Brennräumen 26 und 24 vorhandenen brennbaren Gase.
Es findet auf diese Weise eine sehr schnelle und vollständige Verbrennung statt, die zu einer Verminderung
der Stickoxidanteile im Abgas fuhrt.
Weil der dritte Brennraum 41 gegen den Kolben hin offen ist, wird das brennbare Gasgemisch in der
Zylinderbohrung 12 teilweise in den dritten Brennraum 41 hineingerichtet, wie durch die Pfeile M dargestellt ist,
wenn sich der Kolben 14 während des Verdichtungstaktes nach oben bewegt. Auf diese V/eise werden in der
Umgebung der Zündkerzenelektroden 50 vorhandene Restgase effektiv weggespült. Die Geschwindigkeit des
in den Brennraum 26 in Richtung des Pfeiles O verlaufenden Flammstrahles (und ebenso die des in den
Brennraum 24 in Richtung des Pfeiles N verlaufenden Flammstrahles) ist daher geringer, als wenn der dritte
Brennraum gegen den Kolben geschlossen wäre. Der Unterschied ist jedoch nicht besonders groß, weil die
Verbrennung in dem Brennraum 41 erst stattfindet, wenn sich der Kolben 14 nahe dem oberen Totpunkt
befindet. Die Unterseite 19 des Zylinderkopfes 16 und der Kolbenboden sind dann dicht benachbart und der
dritte Brennraum 41 ist unten praktisch abgeschlossen.
Die F i g. 4 und 5 zeigen eine Modifikation der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 3. Bei dieser sind
anstelle von Verbindungskanälen 42 und 44 hier Nuten 42g und 44^ im Boden des Zylinderkopfes 16
vorgesehen, um den Brennraum 41 mit dem zweiten Brennraum 26 und dem ersten Brennraum 24 zu
verbinden. Durch diese Nuten strömen Flammstrahlen ausreichend großer Geschwindigkeit in Richtung der
Pfeile Q bzw. R in die Brennräume 26 und 24, weil die Verbrennung im dritten Brennraum 41 erst vollendet ist,
wenn sich der Kolben 14 nahe oder in OT-Stellung befindet, in welcher sich nur noch eine geringe Distanz
zwischen der Unterseite 19 des Zylinderkopfes 16 und dem Boden 13 des Kolbens 14 befindet.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Fremdgezündete Viertakt-Hubkolbenbrennkraftmaschine
mit einem Auslaßventil und einem Einlaßventil, über welches ein brennbares Gemisch
als einzige Kraftstoffversorgung der Brennkraftmaschine zugeführt wird, mit drei im Zylinderkopf
ausgebildeten, zumindest teilweise dem Kolbenboden gegenüberliegenden Brennräumen, wobei die
beiden Gaswechselventile in je einem und die Zündkerze in einem weiteren angeordnet ist, wobei
der das Auslaßventil enthaltende Brennraum größer ist als der das Einlaßventil enthaltende, und wobei
der die Zündkerze enthaltende, zylindrische Brennraum gänzlich dem Kolbenboden gegenüberliegt,
zum Kolbenboden hin geöffnet ist und mit den die Gaswechselventile enthaltenden Räumen ül>er Kanüle
auch bei der OT-Steiiung des Kolbens verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas wechsel ventile enthallenden Brennräume
(24, 26) als zylindrische Vertiefungen nur in der senkrechten Projektion des Kolbens (14) auf den
Zylinderkopf (16) ausgebildet sind und daß die außerhalb dem Bereich der Brennräume (24, 26, 41)
zwischen Zylinderkopf (16) und Kolben (14) ausgebildeten'Räume im wesentlichen als Quetschflächen
ausgebildet sind.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (42, 44) rohrförmig
sind.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle als gegen den
Kolbenboden (13) offene Nuten (42#, 44&) ausgebildet
sind.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP399077A JPS5390503A (en) | 1977-01-19 | 1977-01-19 | Internal combustion engine combustion chamber |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2735885A1 DE2735885A1 (de) | 1978-07-20 |
DE2735885C2 true DE2735885C2 (de) | 1983-04-14 |
Family
ID=11572447
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2735885A Expired DE2735885C2 (de) | 1977-01-19 | 1977-08-09 | Viertakt-Brennkraftmaschine |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5390503A (de) |
DE (1) | DE2735885C2 (de) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1782395A (en) * | 1927-03-10 | 1930-11-25 | Bullington Engine Heads | Engine combustion chamber |
US2224973A (en) * | 1938-05-02 | 1940-12-17 | David G Lorraine | Internal combustion engine |
DE1023630B (de) * | 1954-12-16 | 1958-01-30 | Daimler Benz Ag | Viertaktbrennkraftmaschine mit qualitativer Regelung |
GB1061646A (en) * | 1963-10-03 | 1967-03-15 | Inst Khim Fysiki | Improvements in and relating to internal combustion engines |
JPS5650099B2 (de) * | 1973-05-04 | 1981-11-26 |
-
1977
- 1977-01-19 JP JP399077A patent/JPS5390503A/ja active Pending
- 1977-08-09 DE DE2735885A patent/DE2735885C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2735885A1 (de) | 1978-07-20 |
JPS5390503A (en) | 1978-08-09 |
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Owner name: TOYOTA JIDOSHA K.K., TOYOTA, AICHI, JP |
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