DE3152898C1

DE3152898C1 - Brennkraftmaschine, insbesondere mit Selbstzündung arbeitende Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3152898C1
Application number: DE3152898A
Authority: DE
Inventors: Klaus 7301 Deizisau Binder; Erwin Prof. Dr. 7000 Stuttgart Eisele; Walter 7440 Nürtingen Hilburger
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1981-07-13
Filing date: 1981-07-13
Publication date: 1983-12-22

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einer durch die DE-OS 25 37 041 bekannten Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art läuft der Verbrennungsvorgang zweistufig ab. Um die Gemischbildung von Kraftstoff und Luft in der Wirbelkammer zu beschleunigen, wird in einer mit Selbstzündung und zweistufigem Verbrennungsvorgang arbeitenden Brennkraftmaschine mit einem Hauptbrennraum und einer Wirbelkammer gemäß der DE-OS 26 24 189 in der Wirbelkammer ein eine Abflachung aufweisender Prallstift angeordnet, der von einem Kraftstoffstrom einer Zweiloch-Einspritzdüse beaufschlagt wird. Beiden Brennkraftmaschinen haftet jedoch der Nachteil an, daß die Hauptbrennraum-Verbrennung in bezug auf das Tauchverhalten der Brennkraftmaschinen bis zur Vollast, die Gemischaufbereitung, die Entzündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches und die Ausnutzung der für die Verbrennung zur Verfügung stehenden Luft sowohl bei Teillast als auch bei Vollast nicht in einem ausreichenden Maße gewährleistet sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der die vorstehend genannten Betriebskriterien verbessert und durch die zusätzliche Verwendung eines Prallstiftes in der Wirbelkammer optimiert werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die gekennzeichneten Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Weitere die Erfindung ausbildende Merkmale beinhalten die Ansprüche 2 und 3.

Allein durch die erfindungsgemäße Änderung ist eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art derart verbessert, daß diese eine alle Bereiche der Wirbelkammer und des Hauptbrennraumes erfassende optimale Verbrennung des gesamten Kraftstoff-Luft-Gemisches aufweist, wodurch insbesondere die Abgasemission verbessert und der Kraftstoffverbrauch verringert wird.

In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei beispielsweisen Ausführungsformen schematisiert dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch den Zylinderkopfbereich einer Brennkraftmaschine mit einer einstrahligen Einspritzdüse und einem Prallstift in der Wirbelkammer, und

F i g. 2 einen Schnitt durch den Zylinderkopfbereich einer Brennkraftmaschine mit einer Zweiloch-Einspritzdüse und einem Prallstift in der Wirbelkammer.

In den F i g. 1 und 2 ist mit 1 ein Zylinderkopf und mit 2 ein Zylinderblock bezeichnet, in dem eine Zylinderbohrung 3 zur Aufnahme eines Kolbens 4 vorgesehen ist. In dem Zylinderkopf 1 ist eine Wirbelkammer 5 angeordnet, die durch einen Überströmkanal 6 mit einem durch eine Kolbenmulde gebildeten Hauptbrennraum 7 verbunden ist. Der Überströmkanal 6 umfaßt mehrere auf den Hauptbrennraum 7 ausmündende Brennlöcher 8, die hinsichtlich ihrer Richtung und ihres Querschnittes auf den durch den jeweiligen Brennlochstrahl zu erfassenden Hauptbrennraum-Luftvolumenanteil derart abgestimmt sind, daß die Brennlöcher im Querschnitt dem jeweils vorgelagerten Hauptbrennraum-Luftvolumenanteil in der dem Schwerpunkt des Vollast-Wärmefreisetzungsverlaufes entsprechenden

Kolbenstellung proportional und auf den Schwerpunkt dieses Luftvolumenanteils ausgerichtet sind. Die Wirbelkammer 5 ist in ihrem oberen Scheitelbereich 9 und unteren Scheitelbereich 10 wenigstens abschnittweise kugelförmig und in dem zwischen den Scheitelbereichen

9 und 10 liegenden Bereich 11 zylindrisch ausgebildet. Der Durchmesser der kugelförmigen Scheitelbereiche 9 und 10 entspricht dem Durchmesser DK des zylindrischen Bereiches 11 und ist durch den Radius DK/2 veranschaulicht. Der zylindrische Bereich hat eine Höhe ZH von größer 0 bis 0,2 DK und der Überströmkanal hat einen Durchmesser ÜD von 0,2 bis 0,4 DK und eine Länge ÜL von 0,5 bis 1,0 DK. Ein Bereich der Wirbelkammer 5, in den Kraftstoff eingespritzt wird, umfaßt einen gegenüber der Einmündungsöffnung 12 is des tangential _ einmündenden Überströmkanals 6 versetzten Wandbereich 13, der ausgehend von der Einströmöffnung 12 einen entgegen der Wirbeldrehrichtung G die Kugelkontur im unteren Scheitelbereich

10 mit zunehmender Tiefe hinterschneidenden Absatz 14 aufweist. Ein sich vom Ende A des Absatzes 14 entgegen der Wirbeldrehrichtung G erstreckender Wandbereich ist mit WL und eine Glühkerze ist mit 15 bezeichnet. Der Wandbereich WL hat eine Länge von 0,2 bis 0,5 DK.

Mit einem Abstand B von größer 0 bis 0,2DK unterhalb einer waagerechten Mittelebene CC des unteren Scheitelbereiches 10 und mit einem Abstand F von größer 0 bis 0,2 DK seitlich einer senkrechten Mittelebene E-E im Bereich des Wandbereiches WL ist ein eine Abflachung 16 aufweisender Prallstift 17 angeordnet, der einen Durchmesser D von 0,2 bis 0,4 DK aufweist

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird durch eine Einspritzdüse 18 in die Wirbelkammer 5 Kraftstoff in Form eines Kraftstoffstrahles 19 derart eingespritzt, daß der Kraftstoff im wesentlichen auf die Abflachung 16 des Prallstiftes 17 gespritzt wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird durch eine einen Hauptstrahl 20 und einen Nebenstrahl 21 aufweisende Zweiloch-Einspritzdüse 22 in die Wirbelkammer 5 Kraftstoff derart eingespritzt, daß der Kraftstoff des Hauptstrahles 20 im wesentlichen auf die Abflachung 16 des Prallstiftes 17 und der Kraftstoff des Nebenstrahles 21 vorzugsweise auf den dieser Abflachung 16 gegenüberliegenden Wirbelkammerbereich eingespritzt.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Konstruktion wird während des Kompressionshubes in der Wirbelkammer ein derart intensiver Luftwirbel erzeugt, der den ■ gerichtet eingespritzten Kraftstoff aus Luftmangelzonen in der Wirbelkammermitte fernhält und die Einspritzdüsenmündung von Brenngasen freispült. Darüber hinaus wird durch die gezielt abgestimmten Brennlöcher eine gleichmäßige und vollständige Erfassung der im Hauptbrennraum befindlichen Verbrennungsluft sichergestellt.

Es kann z. B. anstelle der Einloch-Einspritzdüse eine Zapfendüse und anstelle der Zweiloch-Einspritzdüse eine Zapfendüse mit Hilfsloch Verwendung finden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Brennkraftmaschine, insbesondere mit Selbstzündung arbeitende Brennkraftmaschine, mit einem eine Kolbenmulde umfassenden Hauptbrennraum und mit einer im Zylinderkopf angeordneten, im oberen Scheitelbereich und im unteren Scheitelbereich wenigstens abschnittweise kugelförmig und in dem zwischen den Scheitelbereichen liegenden Bereich zylindrisch ausgebildeten Wirbelkammer, wobei der Durchmesser der kugelförmigen Scheitelbereiche dem Durchmesser (DK) des zylindrischen Bereiches entspricht und im oberen Scheitelbereich eine Einspritzdüse vorgesehen ist, mit der der Kraftstoff in die Wirbelkammer eingespritzt wird, die Wirbelkammer einen Bereich aufweist, der einen gegenüber der Einmündungsöffnung eines tangential einmündenden Überströmkanal versetzten Wandbereich (WL) umfaßt, der ausgehend von der Einmündungsöffnung einen entgegen der Wirbeldrehrichtung die Kugelkontur im unteren Scheitelbereich mit zunehmender Tiefe hinterschneidenden Absatz aufweist, und der Überströmkanal mehrere auf den Hauptbrennraum ausmündende Brennlöcher umfaßt, die hinsichtlich ihrer Richtung und ihres Querschnittes auf den durch den jeweiligen Brennlochstrahl zu erfassenden Hauptbrennraum-Luftvolumenanteil derart abgestimmt sind, daß die Brennlöcher im Querschnitt dem jeweils vorgelagerten Hauptbrennraum-Luftvolumenanteil in der dem Schwerpunkt des Vollast-Wärmefreisetzungsverlaufes entsprechenden Kolbenstellung proportional und auf den Schwerpunkt dieses Luftvolumenanteils ausgerichtet sind, der zylindrische Bereich eine Höhe ZH von größer 0 bis 0,2DK und der Überströmkanal einen Durchmesser ÜD von 0,2 bis 0,4 DK und eine Länge ÜL von 0,5 bis 1,0 DK hat, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wirbelkammer (5) eine eine Abflachung (16) aufweisender Prallstift (17) angeordnet ist, der Prallstift (17) mit einem Abstand (B) von größer 0 bis 0,2 DK unterhalb einer waagerechten Mittelebene (C-C) des unteren Scheitelbereiches (10) und mit einem Abstand (F) von größer 0 bis 0,2 DK seitlich einer senkrechten Mittelebene (E-E) im Bereich des Wandbereiches (WL) angeordnet ist und einen Durchmesser (D) von 0,2 bis 0,4 DK aufweist, der Kraftstoff im wesentlichen auf die Abflachung (16) des Prallstiftes (17) gespritzt wird und die Abfla- so chung (16) gegenüber der Einspritzdüse (18) derart ausgerichtet ist, daß der Kraftstoff in den Bereich der Wirbelkammer (5) zwischen dem Prallstift (17) und dem Wandbereich (WL) geleitet wird.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Einspritzdüse in an sich bekannter Weise eine den Kraftstoff in Form eines Hauptstrahles und eines Nebenstrahles in die Wirbelkammer einspritzende Zweiloch-Einspritzdüse ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff des Hauptstrahles (20) der Zweiloch-Einspritzdüse (22) im wesentlichen auf die Abflachung (16) des Prallstiftes (17) gespritzt wird und der Kraftstoff des Nebenstrahles (21) der Zweiloch-Einspritzdüse (22) in den dieser Abflachung gegenüberliegenden Wirbelkammerbereich eingespritzt wird.

3. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (5) ein Volumen von 30% bis 50% des Gesamtverdichtungsraumes aufweist.