DE3218310A1

DE3218310A1 - Brennkraft-kolbenmaschine

Info

Publication number: DE3218310A1
Application number: DE19823218310
Authority: DE
Inventors: Manfred 8015 Markt Schwaben Schindler
Original assignee: Ficht GmbH
Current assignee: Ficht GmbH
Priority date: 1982-05-14
Filing date: 1982-05-14
Publication date: 1983-11-17

Description

SPOTT PUSCHMANN Berlin München

Ficht GmbH - 12.05.1982

Spannleitenberg 1 P 921/82

8011 Kirchseeon Pu/ho

Brennkraft-Kolbenmaschine

Die Erfindung bezieht.sich auf eine Brennkraft-Kolbenmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei nach dem Viertaktverfahren arbeitenden Brennkraft-Kolbenmaschinen ist es, wie aus der Abb. 74 des Fachbuches von Otto Kraemer "Bau und Berechnung der Verbrennungskraftmaschinen'¹. hervorgeht, bekannt, im Zylinderkopf eine zentrale zylindrische Brennkammer mit einem kleineren Durchmesser als dem Zylinderdurchmesser vorzusehen, die mit der Zylinderwand über eine schräg nach oben gerichtete ringförmige Leitfläche verbunden ist..In dieser zentralen Brennkammer sind gegenüberliegend das Einlaßventil und das Auslaßventil vorgesehen. Beim Verdichtungstakt wird die vorher angesaugte Luft oder das Kraftstoff-Luftgemisch in dieser Brennkammer komprimiert und dann gezündet.

Bei Zweitakt-Brennkraft-Kolbenmaschinen kommen nach dem Arbeitstakt zum Austreiben der leißen Restgase aus. dem Zylinder verschiedene Verfahren zur Anwendung. Die gebräuchlichsten Verfahren stellen die Umkehrspülung und die Gegenstromspülung, insbesondere die Dreistromspülung dar. Hierbei wird durch im Bereich des unteren Totpunktes in der Zylinderwand vorgesehene Spülfenster Spülluft und Spülgemisch eingeblasen. Die einzelnen Spülströme

richten sich gegenseitig auf, strömen zum Zylinderkopf nach oben, kehren dort um, strömen dann an der gegenüberliegenden Zylinderwand entlang nach unten, ura im Bereich des unteren Totpunktes über Auspuffenster den Zylinderinnenraum wieder zu verlassen, wobei sie die heißen Restgase vor sich herschieben und schließlich austreiben.

Ferner ist es im Brennkraft-Kolbenmaschinenbau bekannt, im Zylinderkopf Quetschzonen vorzusehen, aus denen das durch Bereiche der Kolbenstirnfläche hochkomprimierte Kraftstoff luftgemisch oder die Luft mit hoher Geschwindigkeit in den eigentlichen Brennraum, entweder im Zylinderkopf oder im Kolben gelegen, einströmt. Durch die Gestaltung des Brennraumes und die Konstellation der Quetechzonen zum Brennraum wird dabei eine Wirbelströmung als Hauptströmung erzwungen, der eine sekundäre Verwirbelung überlagert ist, die durch scharfe Abreißkanten der Quotschzonen erzeugt wird.

Alle'die vorgeschilderten Maßnahmen dienen dazu, in den zur Verfügung stehenden sehr kurzen Zeiten für den Ladungswechsel und für die Verbrennung einen maximalen Füllungsgrad und eine optimale Verbrennung, d.h. durch schnelle und innige Kraftstoff-Luftvermischung einen hohen Ausbrandgrad zu erreichen, um die motorisch indizierte Leistung spezifisch zu steigern.

So vorteilhaft sich die angeführten Einrichtungen und Maßnahmen, für sich betrachtet, im einzelnen auch auswirken, so sind sie doch nicht bei allen motorischen Verfahren geeignet, sich gegenseitig zu fördern und positiv zu ergänzen. Bei Verwendung von scharfen Abreißkanten an Quetschzonen und

lu

vom Zvlinderraum abgesetzten Brennkammern tritt beim Zweitaktverfahren mit Umkehr- oder Quetschstromspülung der Nachteil auf, daß in den Brennkammern Restgasnester verbleiben und die laminaren Spülströme gestört, d.h. verwirbelt werden, wodurch der Restgasausschub verringert und der Füllungsgrad verschlechtert wird.

Hier setzt iun die Erfindung ein, deren Aufgabe darin besteht, den .brennraum so auszubilden, daß sowohl der Spülvoraang weitestgehend ungestört und dessen Auswirkungen auf den Restgasausschub erhalten bleibt als auch eine den Verbrennungsablauf fördernde Verwirbelung in der vom Zylinderinnenraum abgesetzten Brennkammer indiziert wird, d.h. die Leistungsausbeute verbessert wird.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die zentrale Brennkammer halbkugelförmig oder kugelkalottenfÖrmig ausgebildet und die ringförmige, schräg nach oben gerichtete Leitfläche mit drallerzeuaenden Mitteln versehen ist sowie mit einer verhältnismäßig groß bemessenen Abrundung in die zentrale Brennkammer übergeht.

In Ausgestaltung der Erfindung sind als drallerzeugende Mittel in der schräg nach oben verlaufenden ringförmigen Leitfläche tangential gerichtete Führungsnuten vorgesehen.■

Durch die Erfindung wird erreicht, daß während des Gaswechselvorganges die Spülströme, ohne diese im wesentlichen zu stören, in der Lage sind, den Restgasausschub auch aus der Brennkammer zv vollziehen und daß ferner beim Kompressionshub die in die Brennkammer hinein verdrängte Luft oder das Kraftstoffluftgemisch in Drehung versetzt und verwirbelt wird, was dazu beiträgt, daß dann optimale Verbrennungsverhältnisse erzielt werden.

■ Die erfindunqsgemäße Ausbildung ist besonders vorteilhaft, wenn als Brennkraftmaschine eine Zweitakt-Brennkraftmaschine verwendet wird, mit einander gegenüberliegenden Zylindern, deren Kolbenstangen über eine Kurbelschleife miteinander verbunden sind, und die zum Spülen ihrer Zylinder im Bereich des unteren Totpunktes in der Zvlinderwand Spülfenster aufweist, durch die über Spülkanäle Soülluft oder Spülgemisch zum Austreiben der heißen Restgase des vorhergehenden Arbeitstaktes in die Zylinder eingeblasen wird, wobei die nach oben gerichteten Spülströme zum Zylinderkopf strömen, dort umkehren, dann zu im Bereich des unteren Tot-Dunktes in der Zylinderwand befindlichen Auspuffenstern hinströmen und dabei die heißen Restgase austreiben.

Solche Kurbelschleifen sind beispielsweise aus der DE-PS 409 919 bekannt. Ihre Eigenschaft, längere Verweilzeiten •in den oberen und unteren Totpunkten zu haben^ kommt der erfindungsgemäßen Ausbildung der Brennkammer entgegen, so daß auch bei extrem hohen Drehzahlen gute Verbrennunqsverhaltnisse vorhanden sind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung · anhand einer Zweitakt-ßrennkraft-Kolbenmaschine dargestellt.

Es zeigen

Fig. 1 den Gaswechsel- bzw. Spülvorgang im Zylinder

und der Brennkammer,
Fig. 2 das Ende des KompressionsVorganges und

.'Fig. 3 eine Ansicht in Pfeilrichtung A nach Fig. 1 auf die Unterseite des Zylinderkopfes.

- 3

Gemäß FicT. 1 ist der sogenannte Vorauspuff bereits beendet und die Steuerkante la des Arbeitskolbens 1 hat gerade die Spülfenster 2 in ihrer vollen Höhe freigegeben, so daß die drei Spülströme 3 ihre üpülfunktion zur Austreibung der im Zylinderinnenraum noch befindlichen Restgase 4 ausführen können, die durch das voll geöffnete Auspuffenster 5 hinausgeschoben werden.

Die Unterseite des \ ylinderkopfes 6 weist perioher eine an die Zvlinderwand 7 anschließende, schräg nach oben gerichtete Leitfläche 8 auf, die mit einer verhältnismäßig groß bemessenen Abrundung 9 in eine zentrale Brennkammer 10 in Form einer Kugelkalotte übergeht.

Durch die Kuqelkalottenform der Brennkammer 1Ü und durch die Abrundung 9 bleibt der verlustarme laminare Strömungscharakter der Spülströmung weitestgehend erhalten, die dadurch auch gleichzeitig die Brennkammer 10 von Restgas.en auskehre kann, da sie sich der Form der Brennkammer 10 annaßt.

Wie insbesondere aus den Figuren 2 und 3 hervorgeht, sind an der Unterseite der Leitfläche 8 tangential gerichtete Führungsnuten 11 vorgesehen, die dazu dienen, die während des Kompressionsvorganges in die Brennkammer 10 einströmende Luft oder das Kraftstoffluftgemisch G in Drehung zu versetzen. Die Gründe hierfür wurden bereits erläutert.

Leerseite

Claims

SPOTT PUSCHMANN Berlin München

Ficht GmbH 21.04.1982

Stfannleitenberg 1 P 921/82

8011 Kirchseeon Pu/ho

Patentansprüche

( 1J Brennkraft-Kolbenmaschine mit im Bereich der Zylinderkopfe gediegenen zentralen Brennkammern, die einen kleineren Durchmesser als der Zylinderdurchmesser aufweisen und mit der Zylinderwänd jeweils über eine schräg nach oben gerichtete ringförmige Leitfläche verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zentralen Brennkammern (10; halbkugelförmig oder kugelkalottenförmig ausgebildet sind um? die ringförmigen Leitflächen (8) mit drallerzeugenden Mitteln (11) versehen sind sowie mit einer verhältnismäßig groß bemessenen Abrundung (9) in die zentralen Brennkammern (10) übergehen.
2. Brennkraft-Kolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als drallerzeugende Mittel in den schrägen Leitflächen (8) tangential gerichtete Führungsnuten (11) vorgesehen sind.
3. Brennkraft-Kolbenmaschine, insbesondere Zweitakt-Brennkraftmaschine, die zum Spülen ihrer Zylinder im Bereich des unteren Totpunktes in der Zylinderwand Spülfenster aufweist, durch die über Spülkanäle Spülluft-oder Spülgemisch zum Austreiben der heißen Restgase des vorhergehenden Arbeitstaktes in die Zylinder eingeblasen wird, wobei die nach oben gerichteten Spülströme zum Zylinderkopf strömen, dort umkehren, dann zu im Bereich des unteren Totpunktes in der Zylinderwand befindlichen Auspuff-

fenstern hinströmen und dabei die heißen Restgase austreiben, dadurch gekennzeichnet , daß zu jeweils einer im Bereich des Zylinderkopfes (6) zentral gelegenen halbkugelförmigen oder kugelkalottenförmigen Brennkammer (10) mit kleinerem Grunddurchmesser als der Zylinderdurchmesser von der Zylinderwand her eine schräg nach oben gerichtete ringförmige Leitfläche <8) führt, die für die beim Verdichtungstakt nach oben verdrängte Kompressionsströmung (G) mit drallerzeugenden Mitteln (11) versehen ist und mit einer verhältnismäßig großen Abrundung (9) in die zentrale Brennkammer (10) übergeht.
4. Zweitakt-Brennkraft-Kolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als drallerzeugende Mittel in den schrägen Leitflächen (8) tangential gerichtete Führungsnuten (11) vorgesehen sind.
5. Brennkraft-Kolbenmaschine, insbesondere Zweitakt-Brennkraftmaschine mit einander gegenüberliegenden Zylindern, deren Kolbenstangen über eine Kurbelschleife miteinander verbunden sind, und die zum Spülen ihrer Zylinder im Bereich des unteren Totpunktes in der Zylinderwand Spülfenster aufweist, durch die über Spülkanäle Spülluft öder Spülgemisch zum Austreiben der heißen Restgase des vorhergehenden Arbeitstaktes in die Zylinder eingeblasen wird, wobei die nach oben gerichteten Spülströme zum Zylinderkopf strömen, dort umkehren, dann zu im Bereich des unteren Totpunktes in der Zylinderwand befindlichen Auspuffenstern hinströmen und dabei die heißen Restgase austreiben, dadurch gekennzeichnet , daß zu jeweils einer im Bereich des Zylinderkopfes (6) zentral gelegenen halbkugelförmigen oder kugel-

kalottenförmigen Brennkammer (10) mit kleinerem Grunddurchmesser als der Zylinderdurchmesser von der Zylinderwand her eine schräg nach oben gerichtete ringförmiqe Leitfläche (8) führt, die für die beim Verdichtungstakt nach oben verdrängte Kompressiorsströmung (G) mit in den schrägen Leitflächen (8) tangential gerichtete Führungsnuten (11) versehen ist und mit einer verhältnismäßig großen Abrundung (9) in die zentrale; Brennkammer (10) übergeht.