DE2805133C2

DE2805133C2 - Luftverdichtende selbstzündende Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2805133C2
Application number: DE2805133A
Authority: DE
Inventors: Konrad Ing.(grad.) 3180 Wolfsburg Barnert; Ingolf Ing.(grad.) 3300 Braunschweig Löhner
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1978-02-07
Filing date: 1978-02-07
Publication date: 1984-05-17
Also published as: DE2805133A1; US4340019A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Brennkraftmaschine ist beispielsweise aus der FR-PS 8 08 058 oder auch der GB-PS 4 40 046 bekannt. Dort ist die Nebenkammer als gesonderte, von der Vorkammer abzweigende Kammer ausgebildet, deren Herstellung und Halterung besonderen Bau- und Montageaufwand erfordert. Dabei hat die besondere Nebenkammer den Zweck, eine ausreichende Menge von Sauerstoff zu speichern, der nach der Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in der Vorkammer zur Verlängerung der Brennzeit zugeführt wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, den Bau- und Montageaufwand bei einer derartigen bekannten Brennkraftmaschine durch eine einfachere Bauweise zu reduzieren ohne dabei die durch die Sauerstoffspeicherung und -zuführung erreichte Beeinflussung der Schwarzrauchbildung zu vernachlässigen.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Nebenkammer als ringförmig den Glühstift umgebende Ausnehmung wird eine außerordentlich einfache und wenig aufwendige Bauweise erzielt, die den gewünschten Effekt einer besseren Verbrennung, insbesondere bei Vollast ohne Bildung von Schwarzrauch und ohne Leistungseinbußen der Brennkraftmaschine erreicht. Zweckmäßige Weitergestaltungen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ergeben sich gemäß den Kennzeichen der Unteransprüche.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines Längsschnittes durch den Verbrennungsraum eines Wirbelkammer-Dieselmotors dargestellt, das im folgenden näher erläutert wird. In der Zeichnung stellt 1 einen Zylinderblock, 2 einen in der Zylinderbohrung gleitenden Kolben und 3 einen tlylinderkopf einer mehrzylindrigen, luftverdichtenden Brennkraftmaschine mit Selbstzündung (Dieselmotor) dar. Der Brennraum dieses Dieselmotors wird durch eine zwischen dem Kolben 2 und dem Zylinderkopf 3 angeschlossene Hauptbrennkammer 4 sowie durch eine im Zylinderkopf angeordnete Vorkammer 6 gebildet, die über einen Verbindungskanal 7 mit der Hauptbrennkarnmer 4 verbunden ist. Die Hauptbrennkammer 4 wird in dem in der Zeichnung dargestellten oberen Verdichtungstotpunkt des Kolbens 2 zu einem wesentlichen Teil durch eine in der Kolbenstirnfläche eingearbeitete, muldenförmige Ausnehmung 5 gebildet. Die Vorkammer 6 ist in dem Zylinderkopf 3 eingearbeitet und wird zum Hauptbrennraum 4 hin durch einen den Verbindungskanal 7 aufweisenden Einsatz 8 begrenzt. Mit 10 ist eine Einspritzdüse bezeichnet, deren Abspritzöffnung über eine Verbindungsbohrung 9 mit der Vorkammer 6 verbunden ist, -während ein Glühstift 12 durch eine Aufnahmebohrung 11 direkt in die Vorkammer 6 hineinragt

Ausführungsgemäß ist nun eine den Glühstift 12 ringförmig umgebende Ausnehmung 13 vorgesehen, die als Nebenkammer wirksam ist und über einen zwischen dem Glühs;tift 12 und der Glühstiftaufnahmebohrung 11 verbleibenden Ringspalt 14 mit der Vorkammer 6 verbundenist

Während des Ansaug- und Verdichtungstaktes der Brennkraftmaschine gelangt frische Luft nicht nur in die Hauptkammer 4 und die Vorkammer 6, sondern auch über den Ringspalt 14 in die Nebenka.*jiner 13. Wie bei dieser Brennkraftmaschinenart üblich, ergibt sich während des Kompressionstaktes in der Vorkammer infolge der etwa tangentialen Einmündung des Verbindungskanals 7 eine starke Verwirbelung der dort vorhandenen Luft. In diese stark verwirbelte, unter hohem Druck stehende Luft wird nun von der Einspritzdüse 10 Kraftstoff eingespritzt, der schnell verdampft und gezündet wird. Nach der Zündung verbrennt zunächst das in der Vorkammer vorhandene Kraftstoff-Luft-Gemisch, das infolge der Einspritzung des Kraftstoffs in diesem Bereich des Brennraums insbesondere bei hohen Lasten relativ fett ist, das heißt nicht genügend Sauerstoff zur vollständigen Verbrennung aufweist. Um den dadurch verursachten Schwarzrauch zu verringern, ist die zusätzliche Nebenkammer vorgesehen, die als Luftspeieher zur Nachlieferung von Verbrennungsluft für den Verbrennungsvorgang in der Vorkammer 6 dient. Die in der Vorkammer brennende und durch den Verbindungskanal 7 in den Hauptbrenn-aum 4 übertretende Flamme zieht dabei die in der Nebenkammer 13 gespeicherte Luft durch den düsenförmigen Ringspalt 14 in die Vorkammer 6 hinein, so daß der Verbrennungsvorgang dort verlängert und dadurch verbessert wird. Insbesondere die lästige und schädliche Schwarzrauchbildung bei Vollast des Dieselmotors wird auf diese Weise entscheidend eingeschränkt, wobei zur Bereitstellung dieser Nebenkammer kein größerer Bauaufwand als eine entsprechende Umgestaltung des zum Abgießen des Zylinderkopfes vorgesehenen, die Vorkammer 6 und die

Glühstiftaufnahmeöffnung 11 bildenden Kernes erforderlich ist.

Die auf diese Weise gebildete Nebenkammer sollte, um eine ausreichende Menge an Luft bzw. Sauerstoff zur Verfugung stellen zu können, etwa 5—20% des Volumens der Vorkammer 6 betragen. Eine weitere Verbesserung des Verbrennungsvorganges kann dadurch erreicht werden, daß die Wände der Nebenkammer 13 mit einer katalytisch wirksamen Beschichtung versehen sind. Solche Beschichtungen können beispielsweise aus Platin, Rhodium, Paladium oder sonstigen Edelmetallen, daröberhinaus aber auch aus Nichtedelmetall-Katalysatoren, wie beispielsweise Kupfer, Chrom, Nickel-Legierungen bestehen. Die katalytisch^ Beschichtung der Nebenkammer-Oberfläche bewirkt dabei eine beschleunigte Oxidation bei verringerten Temperaturen, so daß die Leerlaufeigenschaften eines Dieselmotors verbessert werden können.

Eine in der Zeichnung nicht dargestellte Möglichkeit der weiteren Verbesserung des Verbrennungsvorganges besteht darin, die Nebenkan<mer vollständig oder ggf. teilweise mit einem porösen Material mit hohl r Sauerstoffspeicherfähigkeit, beispielsweise einem " konium oder eine Zirkoniumverbindung enthaltenden keramischen Werkstoff, auszufüllen. Dadurch könnte eine Vergrößerung des Vorkammervolumens und eine dadurch verursachte Verringerung des Verdichtungsverhältnisses des Dieselmotors vermieden werden und gleichzeitig ein sehr wirkungsvoller Sauerstoffspeicher bereitgestellt werden, da in diesem Fall die mit dem sauerstoffspeichernden Material gefüllte Nebenkammer zumindest nicht mit ihrem gesamten Volumen bei der Bemessung des Verdichtungsvolumens berücksichtigt werden muß.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschine mit einem kl einem Zylinder gleitenden, zwischen diesem und einem Zylinderkopf eine Hauptbrennkammer einschließenden Kolben, mit einer im Zylinderkopf angeordneten, über einen Verbindungskanal mit der Hauptbrennkammer verbundenen Vorkammer, in die eine Kraftstoffeinspritzdüse und ein Glühstift hineinragt, und mit einer mit der Vorkammer durch eine düsenförmige Öffnung in Verbindung stehenden kleineren Nebenkammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenkammer als den Glühstift (12) ringförmig umgebende Ausnehmung (13) ausgebildet ist, die über einen zwischen dem Glühstift und der Glühstiftaufnahmebohrung (11) verbleibenden Ringspalt (14) mit der Vorkammer (6) verbunden ist

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Nebenkammer (13) 5—20% des Volumens der Vorkammer (6) beträgt.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Nebenkammer (13) mit einer katalytisch wirksamen Beschichtung versehen sind.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenkammer (13) mit einem porösen Material mit hoher Sauerstoffspei;Iierfähigkeit ausgefüllt ist

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial aus einem Zirkonium oder eine Zirkoniunsverb'-ndung enthaltenden keramischen Werkstoff bestehe.