DE3138328C2 - Verfahren zur Gemischbildung in einer Brennkammer einer Hubkolben-Brennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren zur Gemischbildung in einer Brennkammer einer Hubkolben-BrennkraftmaschineInfo
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist es, die Gemischbildung für eine spezielle Brennkammer so zu verbessern, daß ein Betrieb mit sehr geringen Giftgasanteilen im Abgas ohne Leistungsverlust bei sehr niedrigem Verbrauch möglich wird. Zur Lösung der Aufgabe dient neben der Erzeugung einer Wirbelrotationsströmung eine weitere dritte Strömung, die zwischen die obere und untere Strömung einströmt. Dabei wird außerdem der Hauptteil der Brennkammer mit der Zündkerze in sehr kompakter Form in den Bereich des Auslaßventils gelegt. Zweckmäßig ist es, daß die zwischen der oberen und der unteren Strömung angeordnete Zwischenströmung im Winkel zu der oberen und/oder unteren Strömung verläuft. Bei dieser Ausführung werden bewußt drei Strömungen miteinander kombiniert, die mit verschiedener Intensität aufeinanderprallen bzw. sich miteinander vermischen.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gemischbildung in einer Brennkammer einer Hubkolben-Brennkraftmaschine,
in deren Brennraum in einer Ebene zwischen Teilen des Zylinderkopfes und des Kolbens
Quetschflächen gebildet sind, mit einander gegenüberliegenden Mulden im Kolben und im Zylinderkopf, die
in der oberen Totpunktlage des Kolbens den wesentlichen Teil der Brennkammer bilden, wobei im oberen
Totpunkt des Kolbens durch die Quetschflächen eine gerichtete Strömung des Kraftstoffgemisches in die
Brennkammer erzeugt wird, deren erster Teil durch Umlenkflächen am Kolben und am Zylinderkopf zu einer
Rotationsströmung in der Brennkammer umgelenkt wird, die etwa parallel zur Oberseite und zur Unterseite
der Brennkammer strömt und deren Rotationsachse senkrecht zur Kolbenachse verläuft, und deren zweiter
Teil in die Quetschebene in die Brennkammer einströmt.
Eine derartige Verfahrensführung beschreibt eine Ausführungsform, die in der DE-OS 27 41 121 geschildert
ist. Der zweite Teil der Quetschströmung strömt dort im wesentlichen parallel zum ersten Teil der
Quetschströmung, d. h. parallel zur Oberseite und zur Unterseite der Brennkammer. Durch diese Maßnahmen
wird dort zwar eine zusätzliche Verwirbelung des ersten Teils der Quetschströmung erzielt, jedoch mit nicht
ganz befriedigendem Resultat, insbesondere weil die Gemischschichten in Strömungsrichtung der beiden
Quetschströmungen miteinander zumindest teilweise unverwirbelt bleiben.
Die DE-OS 29 13 763 beschreibt ein Verfahren zur Gemischbildung in einer Brennkammer einer Hubkolben-Brennkraftmaschine,
wobei im Brennraum zwei Rotationsströmungen einander überlagert werden, welches Prinzip ebenfalls zu keiner vollständig befriedigen
den Verwirbelung der Quetschströmungen führt
Zum Stand der Technik sei auch noch verwiesen auf die DE-OS 29 22 534, die ebenfalls die Ausbildung des
erwähnten ersten Teils der Quetschströmung bei einer ähnlich ausgestalteten Kolben-Zylinder-Anordnung einer
Hubkolben-Brennkraftmaschine zeigt, aber ohne einen zweiten Teil einer Quetschströmung, der den ersten
Teil der Quetschströmung zusätzlich verwirbeln soll.
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Verfahrensführung so zu gestalten, daß die Verwirbelung des Gemisches in der Brennkammer fühlbar verbessert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil der Quetschströmung etwa in einem rechten Winkel zur Richtung des ersten Teils der Quetschströmung in die Brennkammer einströmt
Durch diese Merkmale wird die erste Quetschströmung sehr intensiv durchwirbelt, weil nämlich der zweite Teil der Quetschströmung senkrecht zur Strömungsrichtung des ersten Teils der Quetschströmung strömt. Mit derartigen Motoren ist ein Betrieb mit Gemischzusammensetzungen von Lambda 13 und mehr möglich.
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Verfahrensführung so zu gestalten, daß die Verwirbelung des Gemisches in der Brennkammer fühlbar verbessert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil der Quetschströmung etwa in einem rechten Winkel zur Richtung des ersten Teils der Quetschströmung in die Brennkammer einströmt
Durch diese Merkmale wird die erste Quetschströmung sehr intensiv durchwirbelt, weil nämlich der zweite Teil der Quetschströmung senkrecht zur Strömungsrichtung des ersten Teils der Quetschströmung strömt. Mit derartigen Motoren ist ein Betrieb mit Gemischzusammensetzungen von Lambda 13 und mehr möglich.
Bevorzugt wird es, wenn der zweite Teil der Quetschströmung aus einem Teil der Brennkammer mit geringer
Tiefe an einer Zündkerze vorbei in einen Teil der Brennkammer mit größerer Tiefe strömt. Dadurch wird
die an der Zündkerze entstehende Zündflamme sehr schnell zur Ausbreitung gebracht und zwar in demjenigen
Teil der Brennkammer, der die größere Tiefe hat und der daher den Hauptteil der Brennkammer ausbildet.
Diese Verfahrensführung ist insbesondere für den Betrieb mit sehr mageren Gemischen vorteilhaft und
verschiebt die Aussetzergrenze des Gemisches weiter zur mageren Seite des Gemisches.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
Fi g. 1 einen Querschnitt durch einen Teil der Brennkammer
unter dem Einlaßventil mit geringerer Tiefe; ·. F i g. 2 einen Querschnitt durch einen Teil der Brennkammer
unter dem Auslaßventil mit größerer Tiefe;
Fig.3 einen Querschnitt mit Darstellung beider Brennkammerteile,
F i g. 4 einen Längsschnitt der Brennkammer.
F i g. 1 und 2 zeigen in schematisierter Form die Erzeugung einer horizontalen gerichteten Wirbelrotationsströmung.
In einem Zylinder 1 läuft ein Kolben 2 einer Hubkolben-Brennkraftmaschine. In einem Brennkammerteil 13 befindet sich ein Einlaßventil 4 und in einem Brennraumteil 14 ein Auslaßventil 5. Zwischen den Ventilen 4, 5 und der Fläche dazwischen in einem Zylinderkopf 3 als obere Wand und der Kolbenoberfläche als untere Wand wird die Brennkammer ausgebildet. Eine Seitenwand der Brennkammer wird von einer Zylinderkopffläche 8 mit dem Bogen des Kolbens zu einer Kolbennase 11 gebildet und die andere Seite von einer Zylinderkopffläche 6.
In einem Zylinder 1 läuft ein Kolben 2 einer Hubkolben-Brennkraftmaschine. In einem Brennkammerteil 13 befindet sich ein Einlaßventil 4 und in einem Brennraumteil 14 ein Auslaßventil 5. Zwischen den Ventilen 4, 5 und der Fläche dazwischen in einem Zylinderkopf 3 als obere Wand und der Kolbenoberfläche als untere Wand wird die Brennkammer ausgebildet. Eine Seitenwand der Brennkammer wird von einer Zylinderkopffläche 8 mit dem Bogen des Kolbens zu einer Kolbennase 11 gebildet und die andere Seite von einer Zylinderkopffläche 6.
Auf der einen Seite wird im oberen Totpunkt des Kolbens ein Quetschspalt 7, auf der anderen Seite ein
Quetschspalt 10 gebildet.
Das aus dem Quetschspalt 10 heraustretende Gas wird durch einen Kolbenbogen 9 und die Kolbennase 11
nach oben zu den Ventilen 4, 5 abgelenkt und an der Zylinderkopffläche 6 umgelenkt, wie im Strömungsverlauf
18 gezeigt.
Das aus dem Quetschspalt 7 heraustretende Gas
strömt am Kolbenboden entlang bis zur Kolbennase 11,
wird dort nach oben geführt und umgelenkt wie der Slrömungsverlauf 17 zeigt So entsteht eine Wirbelrotationsströmung
17,18, der aus den Quetschspalten heraustretenden Gase, die sich hauptsächlich an der oberen
und unteren Fläche der Brennkammer und deren Seitenwänden bewegt Diese ist der erste Teil der Quetschströmung.
Der Teil der Brennkammer, der sich unter dem Einlaßventil
4 befindet ist in der Höhe kleiner als der Teil der Brennkammer, der sich unter dem Auslaßventil 5
befindet. Hierfür befindet sich im größeren Teil der Brennkammer im Kolben eine Vertiefung 15 und das
Auslaßventil 5 ist höher angesetzt als das Einlaßventil 4.
Bewegt sich nun der Kolben 2 nach oben, so entsteht auch im kleineren Teil der Brennkammer ein Quetschspalt,
aus dem das Gas in Strömungsrichtung 19 in den Hauptteil der Brennkammer gepreßt wird und zwar in
den mittleren Raum zwischen die obere Strömung und die untere Strömung 17.
Dies ist der zweite Teil der Quetschströmung.
Das Gemisch enthält nun im Hauptteil der Brennkammer eine Dreifachströmung und zwar am oberen Teil der Brennkammer von rechts nach links, am unteren Teil von links nach rechts und in der Mitte dazwisehen eine um 90° gedrehte Einströmung zwischen die obere und untere Strömung, wobei diese Strömung das Gasgemisch an einer Zündkerze 20 vorbei in den Hauptteil der Brennkammer drückt und damit die an der Kerze entstandene Zündflamme schneller zur Ausbreitung bringt was für den Betrieb mit sehr mageren Gemischen von Vorteil ist und die Aussetzergrenze weiter zur mageren Seite des Gemisches verschiebt.
Das Gemisch enthält nun im Hauptteil der Brennkammer eine Dreifachströmung und zwar am oberen Teil der Brennkammer von rechts nach links, am unteren Teil von links nach rechts und in der Mitte dazwisehen eine um 90° gedrehte Einströmung zwischen die obere und untere Strömung, wobei diese Strömung das Gasgemisch an einer Zündkerze 20 vorbei in den Hauptteil der Brennkammer drückt und damit die an der Kerze entstandene Zündflamme schneller zur Ausbreitung bringt was für den Betrieb mit sehr mageren Gemischen von Vorteil ist und die Aussetzergrenze weiter zur mageren Seite des Gemisches verschiebt.
Beim Betrieb des Motors wird kurz vor der Zündung in beiden Teilen der Brennkammer durch die Strömungen
17,18 ein sehr homogenes Gemisch gebildet Diese Strömung hält bis zum oberen Totpunkt des Kolbens in
den Beginn der Entflammung an und fördert einen schnelleren Ablauf der Verbrennung.
Zusätzlich wird in den Beginn des Brennprozesses hinein eine weitere Strömung aus dem kleineren Teil
der Brennkammer in den größeren vorgenommen, so daß die Durchwirbelung des Brenngemisches noch stärker
wird und somit sehr magere Gemische einwandfrei durchbrennen. Von Vorteil dabei ist, daß diese Strömung
beim Eintreten in den Hauptteil der Brennkammer an der Kerze vorbei strömt und die entstandene
Flamme schneller zur Ausbreitung bringt.
Weiter von Vorteil ist daß der Hauptteii des Gasgemisches sich in einem sehr kompakten Raum unterhalb
des heißen Auslaßventils befindet. Wichtig ist es, daß der kleinere Teil der Brennkammer nicht zu schmal
wird, damit auch dort die Verbrennung vollkommen ohne HC-Rest stattfindet, was daduch gefördert wird, daß
auch dort die Rotationsströmung 17,18 vorliegt.
Der Hauptteil kann sich auch unter dem Einlaßventil befinden.
Die obere Begrenzungsfläche der Brennkammer kann auch durch die beiden Ventile und die zwischen
den Ventilen liegende Trennfläche gebildet werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
65
Claims (2)
1. Verfahren zur Gemischbildung in einer Brennkammer einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, in
deren Brennraum in einer Ebene zwischen Teilen des Zylinderkopfes und des Kolbens Quetschflächen
gebildet sind, mit einander gegenüberliegenden Mulden im Kolben und im Zylinderkopf, die in der
oberen Totpunktlage des Kolbens den wesentlichen Teil der Brennkammer bilden, wobei im oberen Totpunkt
des Kolbens durch die Quetschflächen eine gerichtete Strömung des Kraftstoffgemisches in die
Brennkammer erzeugt wird, deren erster Teil durch Umlenkflächen am Kolben und am Zylinderkopf zu
einer Rotalionsströmung in der Brennkammer umgelenkt wird, die etwa parallel zur Oberseite und zur
Unterseite .der Brennkammer strömt und deren Rotationsachse senkrecht zur Kolbenachse verläuft,
und deren zweiter Teil in der Quetschebene in die Brennkammer einströmt, dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Teil (19) der Quetschströmung etwa in einem rechten Winkel zur Richtung
des ersten Teils (17, 18) der Quetschströmung in die Brennkammer einströmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (19) der Quetschströmung
aus einem Teil der Brennkammer mit geringerer Tiefe an einer Zündkerze (20) vorbei in einen Teil
der Brennkammer mit größerer Tiefe strömt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3138328A DE3138328C2 (de) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | Verfahren zur Gemischbildung in einer Brennkammer einer Hubkolben-Brennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3138328A DE3138328C2 (de) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | Verfahren zur Gemischbildung in einer Brennkammer einer Hubkolben-Brennkraftmaschine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3138328A1 DE3138328A1 (de) | 1983-04-14 |
DE3138328C2 true DE3138328C2 (de) | 1986-11-27 |
Family
ID=6142662
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3138328A Expired DE3138328C2 (de) | 1981-09-25 | 1981-09-25 | Verfahren zur Gemischbildung in einer Brennkammer einer Hubkolben-Brennkraftmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3138328C2 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015202166A1 (de) * | 2015-02-06 | 2016-08-11 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Brennraumstruktur eines Verbrennungsmotors |
DE102020124204A1 (de) | 2020-09-17 | 2022-03-17 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sowie Kraftfahrzeug |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2153428B (en) * | 1984-01-25 | 1987-10-28 | Ricardo Consulting Eng | Spark ignited i c engine combustion chambers |
DE3626757A1 (de) * | 1985-12-20 | 1987-06-25 | Glotur Trust Reg | Brennkraftmaschine mit einer oder mehreren quetschspalten zwischen kolben und zylinderkopf |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2741121C2 (de) * | 1977-09-13 | 1983-12-01 | Franz-Joseph Prof. Dipl.-Ing. 7750 Konstanz Huf | Fremdgezündete Brennkraftmaschine |
DE2913763C2 (de) * | 1979-04-05 | 1983-12-01 | Michael G. Dipl.-Ing. ETH 1180 Rolle May | Hubkolbenbrennkraftmaschine |
DE2922534A1 (de) * | 1979-06-01 | 1980-12-11 | August Paul Dr H C | Gemischbildung fuer brennkraftmaschinen mit schichtladung |
-
1981
- 1981-09-25 DE DE3138328A patent/DE3138328C2/de not_active Expired
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DE102015202166A1 (de) * | 2015-02-06 | 2016-08-11 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Brennraumstruktur eines Verbrennungsmotors |
DE102020124204A1 (de) | 2020-09-17 | 2022-03-17 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sowie Kraftfahrzeug |
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