DE3019330A1 - Fremdgezuendete viertakt-brennkraft-maschine mit direkteinspritzung - Google Patents

Fremdgezuendete viertakt-brennkraft-maschine mit direkteinspritzung

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DE3019330A1 DE19803019330 DE3019330A DE3019330A1 DE 3019330 A1 DE3019330 A1 DE 3019330A1 DE 19803019330 DE19803019330 DE 19803019330 DE 3019330 A DE3019330 A DE 3019330A DE 3019330 A1 DE3019330 A1 DE 3019330A1
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Wenpo Dr.-Ing. Lee
Winfried Ing.(grad.) Oppermann
Udo Dipl.-Ing. 3180 Wolfsburg Renger
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Description

AKTIENGESELLSCHAFT
3180 Wolfsburg
Unsere Zeichen: K 2896
1702pt-we-jä
Fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
• Die Erfindung bezieht sich auf eine fremdgezündete Tiertakt-Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 . ·
Brennkraftmaschinen dieser Bauart sind ansich bekannt (DE-OS 19 26 613)-Bei diesen wird der Kraftstoff von einer direkt in den muldenförmigen Brennraum hineinragenden Einspritzdüse- in die in dem Brennraum mit einer ausgeprägten Richtung umlaufende Strömung eingespritzt und die dabei gebildete Kraftstoff-Volke von der Zündkerze gezündet. Die ausgeprägte Luftströmung wird dabei durch bekannte drallbildende Mittel, wie beispielsweise einen als Drallkanal ausgebildeten Einströmkanal und/oder durch drallerzeugende Quetschflächen zwischen dem Zylinderkopf und dem Kolbenboden gebildet.
Versuche mit solchen Brennkraftmaschinen haben nun gezeigt, daß ein günstiges Verbrennungsverhalten mit geringen Kraftstoffverbrauchswerten
13 0 0 4 8/0354
Vorsitzender Vorstand: Toni Scr.mück-c ·, Vsrsi!?enc!«i · Ke-I-Hc- '.: Snom · . Ρ·ο!. Dr. !ec-.. Ε"έ: Γι; · D.vjur. Pe'e: Frerk
des Aufiichtcrals · Di.|-:r Wollgang (!.Hebbel · Gunter Ha·!« o» · Hrrsi Mu'.rwr ■ Z· .·*■ C- '.'.'-cFSr.- ;" · -T'.Dr.'r-.pc'.F'iea';-c t'.o—te Hins i'.irrr;;·..—! SiIr dor Gotollichnit: WoMsburg An-.tsgericnt Woltsburg HRB 215
COl3Y
- y-
und niedrigen Schadstoffmengen nur dann erreicht werden kann, wenn von der Zündeinrichtung eine möglichst noch zusammenhängende und wenig aufgefächerte Kraftstoffwolke gezündet wird. Da jedoch der Zustand dieser Kraftstoffwolke abhängig von der eingespritzten Kraftstoffmenge und den Strömungsverhältnissen im Brennraum je nach Betriebszustand der Brennkraftmaschine, unterschiedlich ist, ergeben sich damit auch unterschiedlich günstige Zündungsverhältnisse. So hat sich gezeigt, daß zum sicheren Entzünden der im Leerlauf und bei niedrigen Teillasten eingespritzten geringen Kraftstoffmengen Zündkerzenlagen nahe der Einspritzdüse sich als zweckmäßig erwiesen haben, während bei höheren Lasten und bei Vollast größere Zündkerzenentfernungen vorteilhaft sind, da dann der eingespritzte Kraftstoff noch genügend Zeit hat, aufbereitet zu werden ·"
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, eine Zündeinrichtung für fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Bauart zu schaffen, die eine sichere Zündung der Brennraumladung bei allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine gewährleistet.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Dadurch, daß zwei Zündkerzen vorgesehen sind, von denen eine erste in Strömungsrichtung kurz hinter der Einspritzeinrichtung und die zweite der ersten Zündkerze diametral gegenüberliegend am Muldenrand vorgesehen sind, lassen sich sowohl kleine als auch größere Kraftstoffmengen sicher und gut zünden, wobei, sich optimale Verbrennungsverhältnisse mit günstigen Kraftstoffverbrauchwerten und niedrigen Schadstoff mengen ergeben. Durch die Anordnung der am Muldenrand einander gegenüberliegenden Zündkerzen ergibt sich' zudem die Möglichkeit, den Stegbereich zwischen den beiden Ventilen der Brennkraftmaschine von Einbauten freizuhalten, so daß die Ventile ausreichend groß ausgebildet werden können, was für die Füllungsverhältnisse der Brennkraftmaschine günstig ist.
Zweckmäßige Weiterbildungen des Gegenstands der Erfindung ergeben sich gemäß den Unteransprüchen.
In der Zeichnung ist ein AusführungBbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellungsweise gezeigt, das im folgenden näher erläutert wird.
130048/0354 COPY
Dabei ziegt
Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Zylinder einer fremdgezündeten Tiertakt-Brennkraftmaschine gemäß der Er-. findung und
Figur 2 eine Draufsicht auf diesen Zylinder.
In der Zeichnung ist mit 1 ein Zylinder mit 2 ein darin gleitender Kolben und mit 3 ein Zylinderkopf einer mehrzylindrigen Tiertakt-Brennkraftmaschine mit' Direkteinspritzung bezeichnet. Der Brennraum 4 dieser Brennkraftmaschinenausbildung wird in der Nähe des oberen Totpunktes des Kolbens 2 im wesentlichen durch eine muldenförmige Ausnehmung 5 des Kolbens 2 gebildet, in dem die im wesentlichen aus Luft bestehende ·" Zylinderladung in Richtung des in der Figur 2 mit 11 bezeichneten Pfeiles umläuft. Diese'Drallströmung wird dabei beispielsweise durch eine drallerzeugende Ausgestaltung des hier nicht näher dargestellten Einlaßkanals und/oder durch eine drallerzeugende Kontur des Kolbenbodens erreicht und ist für die Funktion und Wirkungsweise einer solchen Brennkraftmaschine entscheidend "wichtig.
Mit 6 ist eine Einspritzdüse bezeichnet, die im Zylinderkopf 3 so angeordnet ist, daß sie in der Nähe des· Randes der Kolbenmulde 5 in cLen. Brennraum 4 hineinragt und einen oder, wie in dem Ausführungsbeispiel gezeigt, mehrere Kraftstoffstrahlen 12 und 13 in den Brennraum einspritzt. Die Richtung dieser Kraftstoffstrahlen soll gegenüber der horizontalen Ebene um etwa 10-20 gegen den Kolbenboden geneigt sein und bezüglich der TJmfangsrichtung um etwa 20 - 60 zur Brennraummitte aus der tangentialen Richtung abgelenkt sein. In Strömungsrichtung gesehen kurz hinter der Einspritzdüse 6 ist eine erste Zündkerze 7 angeordnet, die ebenfalls in der Nähe des Muldenrandes'in den Brennraum 5 hineinragt und die im wesentlichen zur Entzündung der im Leerlauf und bei niedrigen Teillasten eingespritzten Kraftstoffmengen dient. Der Abstand dieser Zündkerze zur Einspritzdüse könnte etwa 10 mm betragen.
Etwa diametral gegenüber die'ser ersten Zündkerze 7 is* eine zweite Zündkerze -8 ebenfalls am Rand der Kolbenmulde 5 angeordnet, die zur Entzündung der bei größeren Teillasten und bei Vollast eingespritzten
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YTOO COPV
*_ 5" —
größeren Kraftstoffmengen dient. Wenn, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, die Einspritzdüse 6 zur Einspritzung zweier oder mehrerer Kraftstoffstrahlen 12, 13 ausgebildet ist, dann soll einer dieser Kraftstoff strahlen, in der Zeichnung beispielsweise der Kraftstoffstrahl 12, so ausgerichtet sein, daß er in etwa die Zündkerzenelektroden der ersten Zündkerze 7 tangiert.
Mit 9 und 10 sind in der Figur 2 das Ein- und das Auslaßventil angedeutet (wobei 9 wie 10 das Einlaßventil sein kann), die, um möglichst günstige Ladungsverhältnisse zu schaffen, möglichst groß bemessen sein sollten. Durch die Anordnung der Einspritzdüse 6 und der Zündkerzen 7 und am Rand der Kolbenmulde 5 ergibt sich nun die Möglichkeit, den zwischen·· den beiden Ventilen 9 und 10 liegenden Zylinderkopf-Stegbereich 14 frei von Einbauten zu halten, so daß die Ventile selbst so groß, wie dies die Raumverhältnisse zulassen, bemessen sein können. Infolge unterschiedlicher optimaler Einspritzzeitpunkte (last- und drehzahlbedingt) kann die Kolbenstellung beim Einspritzen deutlich von der in der Skizze wiedergegebenen Stellung abweichen.
Der entscheidende Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung liegt nun darin, daß praktisch in allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine günstige Zündungs- und Verbrennungsverhältnisse dadurch erreicht 'werden, daß zwei etwa diametral einander am Muldenrand gegenüberliegende Zündkerzen vorgesehen werden, von denen eine relativ nahe hinter der Einspritzdüse liegt. Während dabei die erste Zündkerze die Zündung der aufgrund der geringen eingespritzten Kraftstoffmengen kleinen Kraftstoffwolke im Leerlauf und bei niedrigen Teillasten übernimmt, zündet die zweite Zündkerze die größere und infolge der höheren Drehzahlen auch schnellere Kraftstoffwolke bei höheren Teillasten und bei Vollast, wobei der Kraftstoffwolke genügend Zeit für eine günstige Aufbereitung gelassen wird, ohne daß sie schon allzu sehr zerflattert, und zerreißt, was beispielsweise bei der Zündung durch die erste Zündkerze nach einem vollen Umlauf der Kraftstoffwolke in der Brennraummulde der Fall wäre. Wie Versuche gezeigt haben, kann' auf diese Weise ein günstiges Verbrennungsverhalten mit geringen Schadstoffmengen und niedrigen Kraftstoffverbrauchswerten erreicht werden, die den Verbrauchszahlen von Dieselmotoren nahekommen.
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Claims (2)

  1. AKTIENGESELLSCHAFT 3180 Wolfsburg
    Unsere Zeichen: K 2896
    T702pt-we-jä
    ANSPRÜCHE
    ( 1 .) Fremdgezündete Viertakt-Brennkraftmaschine .mit !Direkte inspritzung mit einem durch eine muldenförmige Ausnehmung des Kolbens ■ gebildeten Brennraum, in dem eine ausgeprägte Drallströmungsrich-"tüngherrscht und mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung und einer Zündeinrichtung, die im Abstand voneinander in der Nähe des Muldenrandee in den Brennraum hineinragend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung durch eine erste, in Strömungsrichtung kurz hinter der Einspritzeinrichtung (6) angeordnete Zündkerze (7) und eine im wesentlichen der ersten Zündkerze diametral gegenüberliegende zweite Zündkerze (8) gebildet, ist.
  2. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffstrahlen der Einspritzeinrichtung um etwa 10-20 aus der horizontalen Ebene gegen den Kolbenboden geneigt und bezüglichder UmfangsricTitung um etwa 20-60 zur Brennraummitte ausgerichtet sind.
    *>. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1'oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzeinrichtung durch eine wenigstens zwei Kraftstoffstrahlen abspritzende Einspritzdüse (6) gebildet ist, von denen ein Strahl (12") in die Nähe der ersten Zündkerze (7) gerichtet ist.
    ..■■■-■· : . 130048/0354
    Vorsitzender . Vorstand· Ton· Schmucker, Vorsitzender ■ ir»r|.ne<n 3rierr.-. · Pro!. Ör.iemn. Ernst Fiele · Dr. .iur. Pe'.er Frerk
    des Aulsiciitsrais; Dr.jur.iVoitgeng R.Häbbel · Glr.'.ei Hi.'iv/ich · Herst Munjr.*.· · D'Jfer.DCl-V<e>ne· F.Soiir>:at · P';'.Or. re.'.pcl.Friedrich Tr.c-nee Hans Bimai-rr. - Sitz der Gesetlschait: Wolfsburg J . Amtsgericht Wolfsburg HRB 215
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