DE3302427C2 - Selbstzündende Brennkraftmaschine mit einer rotationssymmetrischen Kolbenmulde - Google Patents

Abstract

Eine selbstzündende Brennkraftmaschine ist mit einer rotationssymmetrischen Kolbenmulde versehen, die eine konische Seitenwandung aufweist und bei der die Eintrittsöffnung kleiner als der größte Durchmesser der Kolbenmulde ist. Der Hals der Eintrittsöffnung ist mit einem radial nach innen vorspringenden umlaufenden Bund versehen, und der Übergang von der Seitenwandung auf die Innenseite des Bundes wird durch einen Übergangsradius gebildet. Ferner ist eine seitenwandbenetzend in die Kolbenmulde einspritzende Mehrstrahl-Einspritzdüse vorgesehen. Um den seitenwandbenetzend in die Kolbenmulde eingespritzten Kraftstoff weitgehendst in der Kolbenmulde zu halten, wird eine diese Maßnahme betreffende Auswahl von Konstruktionsparameter getroffen.

Description

die Mehrstrahl-Einspritzdüse ist eine 4-Loch-Einspritzdüse (17), die mit einem bis das 0,25fache des Kolbendurchmessers (14) betragenden Exzentritätsmaß (22) exzentrisch zur Kolbenmulde (3) angeordnet ist und deren Kraftstoffstrahlen (18,19,20,21) in einer Ebene und annähernd mittig und am Umfang gleichmäßig verteilt auf die Seitenwandung (4) auftreffen;
der Durchmesser (13) der Eintrittsöffnung (5) beträgt das «J.i5- bis 0,5fache des Kolbendurchmessers (14) und die Höhe der Eintrittsöffnung (15) beträgt das 0,13- bis 0,22tache der Kolbenmuldentiefe (16);

die Kolbenmuldentiefe (16) beträgt das 0,20- bis 0,25fache des Kolbendurchmessers (14);
der den Übergang von der Seitenwandung (4) auf die Innenseite (7) des Bundes (6) bildende Übergangsradius (8) bewegt sich zwischen größer 3 mm bis 5 mm;

die Seitenwandung (4) geht mit einem Übergangsradius (11) von 5 mm bis 6 mm in den Kolbenmuldenboden (12) über;
die Eintrittsöffnung (5) geht mit einem Übergangsradius (10) von 1 mm bis 3 mm in den Kolbenboden (2) über.

Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstzündende Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Durch die DE-OS 31 15 933 ist eine selbstzündende Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art bekannt. Bei dieser ist eine wandbenetzend in die Kolbenmulde einspritzende, exzentrisch angeordnete 3-Loch-Einspritzdüse vorgesehen, deren Kraftstoffstrahlen etwa in einer Ebene mittig auf die Seitenwandung auftreffen. Am Hals der Eintrittsöffnung ist ein Bund angeordnet, der einen unstetigen Übergang zur Eintrittsöffnung bildet und in diesem Bereich eine Wirbelbildung hervorruft, die dem zur Eintrittsöffnung aufsteigenden, wandbenetzenden Kraftstoff entgegenwirkt und ein Heraustreten dieses Kraftstoffes aus der Kolbenmulde in einem gewissen Umfang unterbindet. Um eine Benetzung des Kolbenmuldenbodens mit noch flüssigem Kraftstoff zu vermeiden, weist diese Brennkraftmaschine zusätzlich im Übergangsbereich zwischen der Seitenwandung und dem Kolbenmuldenboden einen umlaufenden, im Querschnitt spitz vorspringenden Ringwulst auf. Bei dieser Brennkraftmaschine hat sich jedoch gezeigt, daß der wandbenetzend eingespritzte Kraftstoff nicht in dem nötigen Umfang in der Kolbenmulde gehalten wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art derart auszubilden, daß der seitenwandbenetzend in die Kolbenmulde eiugespritzte Kraftstoff in optimaler Weise in der Kolbenmulde gehalten wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die gekennzeichneten Merkmale des Patentanspruches gelöst Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kolbenmuic'e und die Verwendung einer 4-Loch-Einspritzdüse bewirkt eine optimale Luftverteilung des Kraftstoffes, wodurch die Abgasemission, insbesondere der Dieselrauch und die Stickoxyde, erheblich verbessert werden. Durch den entsprechend ausgebildeten vorspringenden umlaufenden Bund wird er annähernd in eine Ebene mittig und durch die 4-Loch-Einspritzdüse am Umfang der Kolbenmulde gleichmäßig verteilt eingespritzt und der an der Seitenwandung nach oben kriechende, noch flüssige Kraftstoff festgehalten bzw. in eine etwa horizontale Ebene umgelenkt Diese Umlenkung bewirkt einen Stau der die Wandung benetzenden Kraftstoffteilchen, so daß genügend £eit zu einer Verwirbelung der verdampfenden Kraftstoffteile mit dem aufgrund einer Quetschströmung vorbeistreichenden Luft-Kraftstoff-Gemisch zur Verfügung steht Die am Übergang vom Bund zur Eiritrittsöffnung gebildete scharfe Kante begünstigt das Abreißen von Kraftstoffteilchen. Außerdem wird ein der allgemeinen Strömung entgegengesetzt gerichteter Wirbel gebildet, der dem an der Seitenwandung der Kolbenmulde nach oben steigenden, wandbenetzenden Kraftstoff entgegenwirkt, diesen von der Seitenwandung ablöst und in die allgemeine Strömung einfügt. Die daraus resultierende bessere Gemischbildung und Verbrennung des Kraftstoffes bewirkt neben der obengenannten Verbesserung der Abgasemission auch eine Verringerung des Kraftstoffverbrauches.

Durch die Literaturstelle »SAE 820028« ist eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der Kraftstoff in eine Kraftstoffmulde mit einer exzentrisch zu dieser angeordneten Mehrstrahl-Einspritzdüse eingespritzt wird. Diese Kolbenmulde entspricht jedoch nicht der anmeldungsgemäßen Kolbenmuldengattung und auch die Kombination von Konstruktionsparametern beider Kolbenmulden konnten keinen Hinweis auf die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine vermitteln.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt. Es zeigt

Fi g. 1 einen Teilschnitt durch einen Kolben nach der Linie I-I der Fig. 2 mit der Einspritzdüsenanordnung, und

F i g. 2 den Kolben mit der Einspritzdüsenanordnung in der Draufsicht.

Ein mit 1 bezeichneter Kolben v/eist in seinem KoI-benboden 2 eine rotationssymmetrische Kolbenmulde 3 auf, deren Seitenwandung 4 einen Konizitätswinkel χ von etwa 7° bis 15° aufweist und bei der der Durchmesser der Eintrittsöffnung 5 kleiner ist als der größte Durchmesser der Kolbenmulde 3. Der Hals der Eintrittsöffnung 5 wird durch einen radial nach innen vorspringenden, umlaufenden Bund 6 gebildet, dessen Innenseite 7 mit der Seitenwandung 4 durch einen Übergangsradius 8 von annähernd größer 3 mm bis 5 mm

verbunden ist. Der Übergang von der Innenseite 7 des Bundes 6 auf die Eintrittsöffnung 3 erfolgt durch eine scharfe Kante 9, die Eintrittsöffnung 3 geht mit einem Übergangsradius 10 von annähernd 1 mm bis 3 mm in den Kolbenboden 2 über und die Seitenwandung 4 geht mit einem Übergangsradius 11 von annähernd 4 mm bis 6 ram in den Kolbenmuldenboden 12 über. Der Durchmesser 13 der Eintrittsöffnung 5 beträgt etwa das 0,45-bis 05fache des Kolbendurchmessers 14, die Hohe der Eintrittsöffnung 15 beträgt etwa das 0,13- bis 0,22fache der Kolbenmuldentiefe 16 und die Kolbenmuldentiefe 16 beträgt etwa das 0,20- bis 0,25fache des Kolbendurchmessers 14. Kraftstoff wird in die Kolbenmulde 3 durch eine 4-Loch-Einspritzdüse 17 eingespritzt, die annähernd um das das größer 0- bis O^fache des Kolbendurchmessers 14 betragende Exzentrizitatsmafj 22 exzentrisch zur Kolbenmulde 3 angeordnet ist und deren Kraftstoffstrahlen 18, 19, 20 und 21 annähernd in einer hbene mittig und am Umfang gleichmaßig verteilt auf die Seitenwandung 4 auftreffen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

25

30

40

45

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Selbstzündende Brennkraftmaschine mit einer rotationssymmetrischen Kolbenmulde, d:e eine konische Seitenwandung mit einem Konizitätswinkel von etwa 7° bis 15° aufweist und bei der die Eintrittsöffnung kleiner als der größte Durchmesser der Kolbenmulde ist, bei der der Hals der Eintrittsöffnung durch einen radial nach innen vorspringenden umlaufenden Bund gebildet wird, wobei der Übergang von der Innenseite des Bundes auf die Eintrittsöffnung durch eine scharfe Kante erfolgt und der Übergang von der Seitenwandung auf die Innenseite des Bundes durch einen Obergangsradius gebildet wird, sowie mit einer seitenwandbenetzend in die Kolbenmulde exzentrisch einspritzenden Mehrstrahl-Einspritzdüse, gekennzeichnet durch die Kombination folgender, teilweise für sich bekannter Merkraaie: