DE3249604C2

DE3249604C2 - Mischeinrichtung f}r die Wirbelkammer eines Dieselmotors

Info

Publication number: DE3249604C2
Application number: DE19823249604
Authority: DE
Inventors: Wallace Robert Farmington Hills Mich. Wade
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1982-09-30
Filing date: 1982-09-30
Publication date: 1986-10-16
Also published as: GB2137695B; AU1011283A; DE3249604T1; GB8412649D0; WO1984001407A1; JPS59501635A; EP0120847A1; GB2137695A

Description

men weiter begünstigt werden, die durch die Patentansprüche 2 bis 4 gekennzeichnet sind.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Mischeinrichtung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht eines Teils fines Dieselmotors mit der Mischeinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig.2 eine Schnittansicht der Mischeinrichtung gsmaß F ig. 1 ti:ivl

F i g. 3 und 4 Schnittansichten der Mischeinrichtung gemäß weiteren alternativen Ausführungsformen.

Der in F i g. 1 dargestellte Teil eines Dieselmotors umfaßt den üblichen Zylinderblock 10 mit einem Zylinder 12 und einem Kolben 14, dessen Boden eine Vertiefung aufweist. Die Vertiefung des Kolbenbodens vergrößert im Zusammenwirken mit einem Zylinderkopf 18 einen Hauptbrennraum 16, der mit einer durch ein Einsatzstück 22 in einer Aussparung 24 des Zylinderkopfes 18 gebildeten Wirbelkammer 20 über einen tangentialen Verbindungskanal 26 verbunden ist In die Wirbelkammer 20 mündet eine Einspritzdüse 28, mittels welcher Brennstoff in die Wirbelkammer eingespritzt wird. Im Zylinderkopf 18 ist außerdem noch ein Einlaßkanal 30 mit einem Einlaßventil (nicht dargestellt) und ein Auslaßkanal 32 mit einem Auslaßventil 34 ausgebildet.

In der Wirbelkammer 20 ist ein kugelförmiger Hohlkörper 36 zentral angeordnet, der von der umgebenden Kammerwand zur Aufrechterhaltung einer Wirbelströmung des primären Luftanteils beabstandet ist, der über den tangentialen Verbindungskanal 26 im Verdichtungstakt des Motors herangeführt wird. Der Hohlraum dieses Hohlkörpers 36 ist über ein verbindendes Rohrstück 38 an einen von dem Verbindungskanal 26 abgezweigten Zweigkanal 40 angeschlossen und weist eine Vielzahl gleich beabstandeter Luftausblaselöcher 42 außerhalb eines Teilbereichs der Oberfläche des Hohlkörpers 36 auf, gegen welchen der Brennstoff in die Wirbelkammer 20 eingespritzt wird. Wie aus der Darstellung in F i g. 2 ersichtlich ist, weist dieser Teilbereich der Oberfläche des Hohlkörpers 36 in Umfangsrichtung eine gegenüber der Prallfläche des Brennstoffs größere Breite auf. Weil der Hohlkörper 36 durch einen im Verdichtungstakt des Motors über den Zweigkanal 40 herangeführten sekundären Luftanteil von innen und durch den über den tangentialen Verbindungskanal 26 herangeführten primären Luftanteil von außen intensiv aufgeheizt wird, erfährt dadurch der auf die Oberfläche des Hohlkörpers 36 auftreffende Brennstoff während seiner Ausbreitung als ein dünner Film eine sofortige Verdampfung. Der verdampfte Brennstoff wird unmittelbar anschließend durch die über die Luftausblaselöcher 42 ausgeblasene Heißluft in die umgebende Wirbelströmung mitgerissen, die durch die Strömungspfeile 44 verdeutlicht ist. Der Brennstoff erfährt dadurch eine sehr intensive Vermischung mit der Luft noch vor dem Ende des Verdichtungstaktes, wobei seine mittels des Hohlkörpers 36 erreichte Verdampfung eine Kleinhaltung der Schadstoffanteil? in den Ausr>uff<*a<!pn sirherstellt.

48 erzeugen mit dem über die Luitausblaselöcher 42 ausgestoßenen sekundären Luftanteil kleine Gegenwirbel, welche auch den an der Oberfläche des Hohlkörpers 36 evtl. nicht vollständig verdampften und dort also noch als dünner Film verbleibenden Brennstoff in die umgebende Wirbelströmung abreißen. Eine gleich vorteilhafte Wirkung wird auch mit dem in F i g. 4 dargestellten pilzförmigen Querschnitt des Hohlkörpers erhalten, der dabei mit seinem konvexen Bereich 50 gegen den eingespritzten Brennstoff ausgerichtet ist und eine plane Rückseite 52 aufweist, in deren Übergang ebenfalls zusätzliche Wirbel erzeugt werden, die eine verbesserte Vermischung des durch die Oberfläche des Hohlkörpers verdampften Brennstoffes mit der Luft ergeben.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Die Vermischung des an der Oberfläche des Hohlkörpers .36 verdampften Brennstoffes mit der hauptsächlich über den tangentialen Verbindungskanal 26 herangeführten Heißluft kann weiter dadurch verbessert werden, daß die Luftausblaselöcher 42 entsprechend der in Fig.3 dargestellten Ausführt.'ngsform abgestufte Abrißkanten 48 erhalten. Diese abgestuften Abrißkanten

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Claims

1 2 der bei Dieselmotoren hauptsächlich im oberen Lastbe-Patentansprüche: reich auftretenden Schwarzrauch-Emission bezweckt, wobei das in der Prallfläche vorhandene Luftausblase-

1. Mischeinrichtung für die kugel- oder kreisschei- loch ein Aufreißen des eingespritzten Brennstoffstrahls benförmige Wirbelkammer eines Dieselmotors zum 5 für dessen anfänglich verbesserte Aufbereitung mit dem Vermischen eines aus einem Hauptbrennraum im primären Luftanteil sowie optimal auch noch mit einem Verdichtungstakt des Motors herangeführten pri- sekundären Luftanteil begünstigt, der dabei über weitemären Luftanteils mit dem durch eine Einspritzdüse re, ebenfalls schräg zu der Achse des Hohlkörpers ausin die Wirbelkammer eingespritzten Brennstoff, wo- gerichtete Luftausblaselöcher in die Wirbelkammer bei in der Wirbelkammer eine mit einem Luftausbla- 10 herangeführt wird.

selöcher aufweisenden Hohlkörper gebildete konve- Aus der DE-PS 6 95 145 ist daneben eine gattungs-

xe bzw. halbkugelförmige Prallfläche für den von ähnliche Mischeinrichtung bekannt, bei welcher zur der Einspritzdüse abgegebenen Brennstoffstrahl an- Förderung einer Wirbelströmung in der Wirbelkammer genähert zentral angeordnet ist, dadurch ge- deren Verbindungskanal mit dem Hauptbrennraum unkennzeichnet, daß der primäre Luftanteil über 15 ter einem stumpfen Winkel zu der Achse der Einspritzeinen tangentialen Verbindungskanal (26) in die Wir- düse ausgerichtet ist In den Verbindungskanal ist ein belkammer (20) und gleichzeitig ein sekundärer mit einer flachen PralLf!äche einen Teil der Kammer-Luftanteil über einen weiteren Verbindungskanal wandung bildender Hohlkörper eingesetzt, der mit ei-(38, 40) in den Hohlkörper (36) herangeführt wird, nem die Prallfläche umgebenden Kranz von derart wobei der Hohlkörper (36) zur Aufrechterhaltung 20 schräg zu seiner Achse ausgerichteten Luftausblaselöeiner Wirbelströmung von der umgebenden Wand ehern versehen ist, daß für die über den Verbindungskader Wirbelkammer (20) beabstandet ist und im Be- nal herangeführte Luft eine angenähert tangentiale reich seiner Prallfläche keine Luftausblaselöcher Strömungsrichtung in bezug auf die angrenzende Kam-(42) aufweist merwand erhalten wird. Aus der DE-PS 4 37 500 ist

2. Mischeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 25 schließlich noch eine dabei nur entfernt gattungsähnlikennzeichnet, daß die lochfreie Prallfläche des Hohl- ehe Mischeinrichtung bekannt, bei der ein sekundärer körpers (36) eine gegenüber der Spritzbreite des Luftanteil über einen Kranz tangentialer Verbindungs-Brennstoffstrahls größere, zur Ausbreitung eines kanäle an eine Luftkammer herangeführt wird, in der Dünnfilmes auf der Prallfläche ausreichende Größe zentral ein auf die Einspritzdüse axial ausgerichteter aufweist. ₃₀ Hohlkörper angeordnet ist, über welchen der von der

3. Mischeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- Einspritzdüse abgegebene Brennstoffstrahl direkt über durch gekennzeichnet, daß der zweite Verbindungs- einen axial fluchtenden Verbindungskanal an den kanal aus einem von dem tangentialen Verbindungs- Hauptbrennraum abgeführt wird. Der Hohlkörper ist kanal (26) abgezweigten Zweigkanal (40) und einem mit einem die Einspritzdüse umgebenden Kranz von diesen Zweigkanal (40) an den Hohlraum des Hohl- 35 Wandöffnungen versehen, über welche der sekundäre körpers (36) anschließenden Rohrstück (38) gebildet Luftanteil eine Ansaugung aus der umgebenden Luft-'^stkammer erfährt.

4. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftausblase- Mischeinrichtung für die Wirbelkammer eines Diesellöcher (42) des Hohlkörpers (36) mit abgestuften Ab- 40 motors der angegebenen Gattung derart auszubilden, rißkanten (48) versehen sind. daß für eine damit angestrebte Kleinhaltung der in den

Auspuffgasen enthaltenen Schadstoffanteile eine ver-

■ besserte Vermischung der Luft mit dem Brennstoff und

gleichzeitig eine verbesserte Verdampfung des Brenn-

45 Stoffanteils des Gemisches noch in der Wirbelkammer

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mischeinrichtung erhalten wird.

für die Wirbelkammer eines Dieselmotors der durch Die mit der erfindungsgemäßen Lösung für diese Auf-

den Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen gäbe nach dem Kennzeichen des Patentanspruches 1

Gattung. erzielbaren Vorteile liegen im wesentlichen darin, daß

Bei einer aus der DE-OS 28 51 784 bekannten Misch- 50 zunächst mit der lochfreien Ausbildung der Prallfläche

einrichtung dieser Art wird der primäre Luftanteil über des Hohlkörpers eine direkte Ableitung des Brennstof-

einen auf die Einspritzdüse axial ausgerichteten Verbin- fes in den Hauptbrennraum verhindert und damit ande-

dungskanal herangeführt, in welchen der dafür rohrför- rerseits dessen Verdampfungsmöglichkeit noch in der

ψ mig ausgebildete Hohlkörper mit einer in die Wirbel- Wirbelkammer gefördert wird. Die Verdampfungsmög-

;| kammer vorstehenden Anordnung seiner Prallfläche 55 lichkeit des Brennstoffes wird dabei gleichzeitig durch

-* eingesetzt ist. Die mit dieser Anordnung eine Heißstelle die für den primären Luftanteil in der Wirbelkammer

bildende und damit ein schnelleres Verdampfen des ein- unterhaltene Wirbelströmung begünstigt sowie auch

gespritzten Brennstoffs fördernde Prallfläche ist bei die- dadurch, daß diese Wirbelströmung dabei gleichzeitig

ser bekannten Mischeinrichtung dann noch mit einem an der gesamten Wandfläche des Hohlkörpers eine

derart schräg zur Achse des Hohlkörpers ausgerichte- 60 ständige und daher entsprechend optimale Aufwär-

ten zentralen I .iiftaiishliKejnrh versehen, das ein bei der mung erfährt, inderr; diese Watidfläche als Fo!™«* ^Aas in

Einspritzung in die Wirbelkammer anfänglich kegelför- dem°Hohlkörper herangeführten sekundären" Luftan-

miger Brennstoffstrahl nur teilweise und ein später teils eine damit in einem relativ beruhigten Wärmetau-

stricknadelförmiger Brennstoffstrahl in seiner Gesamt- scher stehende Heißstelle bildet.

heit über den Verbindungskanal direkt in den Haupt- 65 Die bessere Verdampfungsmöglichkeit des Brennbrennraum abgeführt wird. Mit dieser direkten Abfüh- stoffes noch innerhalb der Wirbelkammer und in Verrung des Brennstoffs in den Hauptbrennraum wird bei bindung damit eine insgesamt verbesserte Aufbereitung dieser bekannten Mischeinrichtung eine Verringerung des Luft-Brennstoff-Gemisches kann mit den Maßnah-