DE2738687A1

DE2738687A1 - Luftverdichtende, direkteinspritzende hubkolben-brenn-kraftmaschine

Info

Publication number: DE2738687A1
Application number: DE19772738687
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl Ing Bauder; Peter Dipl Ing Will
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG; Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1977-08-27
Filing date: 1977-08-27
Publication date: 1979-03-08
Also published as: JPS5445409A; US4338898A

Description

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j ,u ft verdicht ende, direkt einspritzende Hubkolben-Brennkraftmasοnine

Die Erfindung betrifft eine luftverdichter.de, direkteinspritzende Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem im Kolben angeordneten, rotationssymetrischen Brennraum, um dessen Längsachse die Verbrennungsluft zum Zeitpunkt der Einspritzung kreist, und mit einer Einspritzdüse, aus welcher der Kraftstoff in mindestens zwei Kraftstoffstrahlen in den Brennraum eingespritzt wird.

Bei einer bekannten Brennkraftmaschine (CH-PS 3>68 016) wird der Kraftstoff in mindestens zwei. Kraftstoffstrahlen unterschiedlicher Länge in Richtung der Luftströmung in den Brennraum eingespritzt, wobei sich der kürzere Kraftstoffstrahl am Brennraumrand entzündet und der oder die weiteren Kraftstoffstrahlen von der Zündflamme des kürzeren Kraftstoffstrahles erfaßt und gezündet werden. Mit dieser Maßnahme soll ein allmähliches und klcpffreies Durchbrennen des Kraftstoffgemisches und die Ausbildung von flacheren Brennräumen bei niedrigem Kolbengewicht erzielt werden. Bei einer solchen Ausführung, bei der die Kraftstoffstrahlen in Richtung der Luftströmung in den Brennraum eingespritzt werden, läßt sich jedoch nicht vermeiden, daß die Kraftstoffstrahlen verhältnismäßig nahe beieinander liegen. Dadurch kann der Nachteil eintreten, daß sich die Strahlkegel der Kraftstoffstrahlen gegenseitig schneiden oder durch den Luftdrall der Verbrennungsluft ineinander verweht werden, was stellenweise zu einer unerwünschten Kraftstoffanreicherung mit erhöhtem Kraftstoffverbrauch führt und eine stärkere Rußentwicklung

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•zv-ν FoI πε hat. Außerdem kann dadurch auch eine unvollständige Vcrorennung eintreten, weiche die Abgaswerte nachteilig beeini¹ lußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine cer eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die ger.chilaerten Nachteile vermieden werden und deren Kraftstoffstrahlen gegenseitig ungestört in den Brennraum treffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Auftreffpunkte der Kraftstoffstrahlen auf der Umfangswand des Brennraumes gleichmäßig über den Umfang verteilt sind und in verschiedenen, senkrecht zur Längsachse des Brennraumes und in einem Abstand vom Kolbenboden und dem Boden des Brcnnraurr.es verlaufenden Ebenen liegen .

Lurch diesen Vorschlag sind die Auftreffpunkte im Brennraum so weit wie möglich voneinander entfernt, so daß eine Überschneidung der Ctrahlkegel der Kraftstoffstrahlen ausgeschlossen ist und eine gleichmäßige Verteilung des eingespritzten Kraftstoffes im Brennraum erreicht wird. Die Entfernung der Auftreffpunkte voneinander gestattet außerdem die Bildung eines stärkeren Dralles der in den Brennraum geführten Verbrennungsluft, so daß eine besonders intensive Gemischaufbereitung möglich ist, durch die wiederum ein günstigerer Kraftstoffverbrauch, ein verbessertes Rußverhalten, sowie ein schnellerer Zündvorgang erzielt werden kann und somit wesentlich weniger Schadstoffe im Abgas enthalten sind.

Bei einer Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einer Einspritzdüse, aus welcher der Kraftstoff in mindestens drei Kraftstoffstrahlen in den Brennraum eingespritzt wird, kann eine gleichmäßige Verteilung des eingespritzten Kraftstoffes dadurch erreicht werden, daß die Auftreffpunkte in Ebenen liegen, die untereinander einen gleichen Abstand aufweisen.

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Die Lin: } v'i tzdüüc l:ann aber auch gegenüber eier ] .Hrirsachoe der, Brennraum«::- derart vernetzt angeordnet rein, daß die Krö-fuctoffrtrohlcn eine gleiche Länge ausweisen. Puren diese Lösung, bei der die Kraftstoffstrahlen in einer größtmöglichen freien Ctrahleniänge in verschiedenen Ebenen gleichzeitig auf die Brcnnwc nc! treffen, l<ann eine entsprechend gleichmäßige Verteilung und eine besonders gute Oemischaufbereitung erzielt werden.

Auch bei einer Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einer Einspritzdüse, aus welcher der Kraftstoff in einer geraden Anzahl von mindestens vier Kraftstoffstrahlcn in den brennraum eingespritzt wird, können die vorgenannten Vorteile dadurch erreicht werden, daß die Auftreffpunkte der einander entgegengesetzt gerichteten Kraftstoffstrahlen Jn einer Ebene liegen.

Weitere Einzelheiten und f-erkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch den oberen Teil eines in einem Zylinder angeordneten Kolbens mit in den rotationssymetrischen Brennraum gerichteten Kraftstoffstrahlen,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Brennraum des Kolbens aus Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Teilstück eines Kolbens ähnlich Fig. 1, wobei die Einspritzdüse versetzt angeordnet ist,

Fig. ²I eine Draufsicht auf den Brennraum des Kolbens aus Fig. 3,

Fig. t> einen Längsschnitt ähnlich Fig. 3 in einer weiteren Ausführungsform, und

Fig. 6 eine Draufsicht auf den Brennraum des Kolbens aus Fig. 5·

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Ys rc j ZW Üeh3t auf Fig. 1 Bezug penoii.n.eii, in der day Toilstück einer Iu:'^. verdichtender:, direkt ein.spritzenden Hubkolben-Brennkraftmaschine dargestellt i..;t, die sich irr. wesentlichen aus einem Zylinder 2 und einen den Zylinder nach oben absehliefienden Zylinderkopf 3> «■it einer Kraftstoff-Einspritzdüse h zusammensetzt. Tm Zylinder 2 ist ein Kolben 1 aufgenommen, der eine Hubbcwecung ausführt und in der Zeichnung etwa die obere Totpunktstellung einnimmt. Der Kolben 1 enthält einen rotationssymetrischen Brennraum 5.» der sich vom Kolbenboden 6 aus erstreckt und von dan Hoden 7 und der I mfangswand 8 begrenzt wird.

Aus der konzentrisch zur Längsachse 9 des Brennraumes 5 angeordneten Einspritzdüse 4 wird bei diesem Ausführungsbeispiel in drei Kraftstoffstrahlen, die curch gestrichelt dargestellte Pfeile A, B, C gekennzeichnet sind, Kraftstoff in den Brennraum t> eingespritzt, in welchem die Verbrennungsluft zum Zeitpunkt der Einspritzung durch nicht gezeigte Kittel um die Längsachse 9 in eine kreisende Bewegung versetzt worden ist. Die Auftreffpunkte a, b, c der Kraftstoffstrahlen A, B, C liegen in verschiedenen, senkrecht zur Längsachse 9 und in einem Abstand vom Kolbenboden 6 und vom Boden 7 veriaut'enaen Ebenen 1, 11 und ill, die untereinander einen gleichen Abstand aufweisen.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind die Auftreffpunkte a, b, c der Kraftstoffstrahlen A, B, C außerdem gleichmäßig über den Umfang auf der Umfangswand δ des ßrennraumes b verteilt. Durch diese Verteilung der Auftreffpunkte a, b, c sowohl in Umfangsrichtung als auch in verschiedenen Ebenen I, II, III wird eine gleichmäßige Verteilung des eingespritzten Kraftstoffes im Brennraum 5 erreicht und eine Überschneidung der die Kraftstoffstrahlen A, B, C umgebenden Kraftstoffkegel auch bei einer sehr starken Luftverwirbelung vermieden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. J5 ist die Einspritzdüse

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gegenüber c:er i.nngsauhse ; des r'fct:r:rau:neG ^ ur.rart ver.'ictzL an-("coruiict , naß die K.ra i'LSLci'i'strahl en A, H, C eine gleiche lunge auiwejr-en und df.he?¹ gleiehzei tip; auf die I'mfangswand 8 des brennriJUirif;:'· 5 treffen, wobei die Auf tref fpur.kte a, b, c ebenfalls in verschiedenen Ebenen I, "IT, ITT liegen.

In Fig. 4 ist erkennbar, daß die Auftreffpunkte a, b, c der· Kraftstoff strahlen A, B, C auch bei der versetzten Anordnung der Einspritzdüse 10 gleichmäßig über den Umfang auf der Umfarigswand 8 verteilt sind, so daß auch in diesem Fall eine gleichmäßige; Verteilung des eingespritzten Kraftstoffes im Brennraum 5 erreicht und eine Überschneidung der die Kraftstoffstrahlen A, B, C umgebenden Kraftstoffkegel auch bei einer sehr starken Luftverwirbelung vermieden wird.

Das in Fig. 5 dargestellte Au;-:i'ührungsbeispiel zeigt eine konzentrisch zur Längsachse 9 des Drennraumes 5 angeordnete Einspritzdüse 11, aus welcher der Kraftstoff in beispielsweise sechs Kraftstoff strahlen A, B, C, D, E, F in den Brennraum 3 eingespritzt wird. Um auch bei diesem Beispiel eine gleichmäßige Verteilung des eingespritzten Kraftstoffs im Brennraum 5 und eine Überschneidung der die Kraftstoffstrahlen umgebenden Kraftstoffkegel trotz einer starken Luftverwirbelung zu vermeiden, liegen die Auftreffpunkte a, b, c, d, e, f der einander entgegengesetzt gerichteten Kraftstoff strahlen A - D in der Ebene I, B - E in der Ebene II und C - F in der Ebene III.

Wie Fig. 6 zeigt, sind die Auftreffpunkte a, b, c, d, e, f ebenfalls gleichmäßig über den Umfang auf der Umfangswand 8 des Brennraumes 5 verteilt, wobei die auf einer Ebene liegenden Kraftstoffstrahlen auch bei dieser Ausbildung am weitesten voneinander entfernt liegen.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Anstelle der gezeigten Anzahl von Ebenen und von Kraftstoffstrahlen kann eine andere beliebige Anzahl sowohl von Ebenen als auch von Kraftstoffstrahlen verwendet werden.

909810/0223 - Patentansprüche -

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Leerseite

Claims

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I ui'.verai chtcncie, a.irektcxnr.prit/ier.de Tiubkolbun-Brcnnkraftrroschine r;.'~ einer, in; Kolbe·:: angeordneter:, rotatj onssyrr.fctrischen Brennraum, υ ir t^!e::ren !angrachse die Verbrennungsluft zuir Zeitpunkt der Einrpritsiinr kreist, und ir.j t einer Einspritzdüse, aui; welcher der Kraftstoff in mindestens zwei iirafostof!'strahlen in den Brennraum cingecpritzt wird, dadurch gekennzeichnet, äatf die Auftrefi'punkte (a, b, c, rl, e, f) der Kraftctoffrtrahlen (A, B, C, D, E, F) auf der LRifangswand (δ) des Brennraumes (5) gleichmäßig über den Umfang verteilt sind und in verschiedenen, renkrecnt zur Längsachse (9) cies Brennraurces (5) und in einem Abr^and vom Kolbenboden (6) und dem Boden (7) des Brennraumes (5) verlaufenden Ebenen (I, II, III) liegen.

2. Hubkolben-Iirennkraftmar.chine nach Anspruch 1 mit einer Einspritzdüse, aus welcher der Kraftstoff in mindestens drei Kraftstoffstrahlen in den Brennraum eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eic Auftreffpunkte (a, b, c, d, e, f) in Ebenen (I, II, III) liegen, die untereinander einen gleichen Abstand aufweisen.

3. Hubkolben-Erennkraftrr.aschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüse (10) gegenüber der Längsachse (9) ce~ Brennroumes (5) derart versetzt angeordnet ist, daß die Kraftstoff strahlen (A, B, C) eine gleiche Länge aufweisen.

4. Kubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 und 2 mit einer Einspritzdüse, aus welcher der Kraftstoff in einer geraden Anzahl von mindestens vier Kraftstoffstrahlen in den Brennraum eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffpunkte (a - d, b e, c - f) der einander entgegengesetzt gerichteten Kraftstoffstrahler: (A - D, B - E, C - F) in einer Ebene (I, II, III) liegen.

26. August 1977

::/rlf, co/tk

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