DE3519835A1

DE3519835A1 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE3519835A1
Application number: DE19853519835
Authority: DE
Inventors: Yukihiro Yokohama Etoh; Yoshihisa Yokosuka Kawamura; Giichi Yokosuka Shioyama; Kunihiko Tokio/Tokyo Sugihara; Toshiaki Chigasaki Tanaka
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-06-07
Filing date: 1985-06-03
Publication date: 1985-12-12
Also published as: GB2159879B; GB2159879A; GB8514296D0; US4676209A

Description

Verbrennungsmotor

Beschreibung

!0 Die vorliegende Erfindung bezieht sich in erster Linie auf einen Verbrennungsmotor nach dem Diesel-Prinzip und insbesondere auf einen Dieselmotor, welcher mit einer Wirbelkammer ausgerüstet ist, die über einen Haupt- und einen Nebenüberströmkanal mit der Hauptbrennkammer verbunden ist.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine herkömmliche Anordnung, wie sie in der provisorischen Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr, Sho 57-179329 offenbart ist. Bei dieser Anordnung ist in dem Zylinderkopf 1 eine Vertiefung ausgebildet. Wie in diesen Fig. dargestellt ist, ist die Vertiefung im wesentlichen von zy·^ lindrischer Gestalt; sie umfaßt nämlich eine zylindrische Oberfläche 2A und zwei im wesentlichen ebene Seitenwände 2B, 2C. In der Vertiefung ist ein Einsatz oder Ring 3 mit einer öffnung derart angeordnet, um die Vertiefung abzuschließen und eine Wirbelkammer 4 zu begrenzen. In dem Einsatz sind ein Haupt- und Nebenüberströmkanal 5, 6 ausgebildet. Der Hauptüberströmkanal 5 ist st» angeordnet, daß die in der Brennkammer 7 komprimierte Charge in die Wirbelkammer 4 derart geleitet wird, daß sie dabei einer Wirbelbewegung unterzogen wird, wie sie durch die Pfeile A angedeutet ist.

Ein Krafstoffeinspritzer 8 ist vorgesehen, um Krafstoff

in die Wirbelkammer 4 einzuspritzen. Bei dieser Anordnung ist der Einspritzer 8 so ausgerichtet, daß der Kraftstoff entlang einer Einspritzbahn eingespritzt wird, welche auf die öffnung des Nebenüberstromkanals 6 zielt, um so eu bewirken, daß ein Teil des in die Wirbelkammer 4 eingespritzten Kraftstoffes durch den Nebenüberströmkanal 6 in die Hauptbrennkammer 7 gelangt.

Diese Verteilung

des Kraftstoffes zwischen der Hauptbrennkammer 7 und der Wirbelkammer 4 reduziert die Menge Kraftstoff, welche in der Wirbelkammer selbst einer spontanen Verbrennung unterzogen wird und reduziert somit die Spitzentemperatur der Verbrennung und die Menge des sich dabei bildenden NOx.

Dennoch leidet diese Anordnung an dem Nachteil, daß, wenn das Kompressionsverhältnis des Motors zur Verringerung des Motorgeräusehes verringert ist oder der Motor zeitweise in einer großen Höhe arbeitet, die während des Kraftstoffeinspritzens sich in der Wirbelkammer befindliche reduzierte Gasmencre es dem Kraftstoff erlaubt, weiter als wünschenswert durchdie Wirbelkammer zu dringen. Dabei prallt der Kraftstoff an den Wänden der Wirbelkammer auf, und benetzt diese insbesondere im Bereich der öffnung des Nebenüberstromkanals 6. Dieser nicht zerstäubte Kraftstoff neigt dazu, langsamer als der Teil zu verbrennen, welcher mit der Luft gut durchmischt ist. Somit neigt der Motor zu höherem Ausstoß von Kohlenwasserstoffen und Ruß.

Diese Anordnung besitzt einen weiteren Nachteil. Wenn der oben beschriebene Typ einer Wirbelkammer zusammen in Kombination mit einer im Kolbenboden ausgebildeten

Vertiefung 9 zur Flammenverteilung (sh. z.B. Fig. 5) verwendet wird/ und zwar unter den oben genannten Bedingungen, bei denen das Kompressionsverhältnis des Motors entweder absichtlich zur Verringerung des Motorgeräusches oder aufgrund des Betriebes in bergigen Gegenden oder dig. herabgesetzt wurde, dann neigt eine größere Kraftstoffmenge dazu, sich einen Weg durch die

^q langgestreckte Rinne zu suchen, welche zwischen den beiden im wesentlichen kreisförmigen Verteilungsabschnitten für die Flamme ausgebildet ist. Dementsprechend steigt der Gehalt an Ruß und Kohlenwasserstoffen weiter an, da der Kraftstoff dazu neigt, mit einer Gasmenge vermischt zu werden, die nicht ausreicht, um den Kraftstoff mitzureißen und dessen vollständige Verbrennung zu gewährleisten.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine 2Q Überströmkanalanordnung für einen Dieselmotor mit einer Wirbelkammer vorzusehen, welcher es erlaubt, das Kompressionsverhältnis des Motors sowohl konstruktiv zu verringern als auch durch den Betrieb des Motors in Gegenden, in denen der Luftdruck relativ gering ist.

In Kürze zusammengefaßt wird die obige Aufgabe wie folgt gelöst. Om die Bildung von Ruß und Kohlenwasserstoffen zu vermeiden, wenn das Kompressionsverhältns einer Wirbelkammer in einem Dieselmotor sowohl konstruk-

QQ tiv bedingt als auch durch den Betrieb in verdünnter Atmosphäre absinkt, wird der Kraftstoffeinspritzer auf einer Seite der Mittenachse der Wirbelkammer angeordnet, um so die Entfernung zu vergrößern, welche der eingespritzte Kraftstoff zurücklegen kann, bevor er eine Wand

g₅ der Kammer berührt. Der NebenüberStrömkanal, durch wel-

chen ein Teil des eingespritzten Kraftstoffes in die Hauptbrennkammer geleitet wird, ist derart angeordnet, daß dessen Achse die Achse des Kraftstoffeinspritzers und daher die Bahn, entlang derer der Kraftstoff eingespritzt wird, in einem Punkt schneidet, der in der Wirbelkammer selbst und an der dem Kraftstoffeinspritzer gegenüberliegenden Seite der Mittenachse definiert ist.

Unter einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verbrennungsmotor eine Zylinderbohrung, einen in der Zylinderbohrung angeordneten Kolben, welcher das veränderbare Volumen einer Brennkammer bestimmt, und eine Wirbelkammer, welche zwei sich im wesentlichen parallel gegenüberliegende ebene Seiten aufweist, die durch einen halbzylindrischen Wandteil miteinander verbunden sind. Der Motor umfaßt weiterhin einen Hauptüberströmkanal für die Fluidverbindung zwischen der Wirbelkammer und der Hauptbrennkammer, wobei der Hauptüberströmkanal derart angeordnet ist, daß er das in der Brennkammer während der Kompressionsphase des Motors komprimierte Gas in die Wirbelkammer leitet, so daß das Gas in der Wirbelkammer in einem vorbestimmten Drehsinn verwirbelt, und eine die Mittenachse der Wirbelkammer bestimmende Einrichtung, welche Mittenachse sich durch einen mittleren Teil der Wirbelkammer paral-Ie zu den ebenen Wänden derart erstreckt, daß sie den halbzylindrischen Wandteil schneidet. Schließlich weist der Motor noch einen Kraftstoffeinspritzer zum Einspritzen des Kraftstoffes in die Wirbelkammer auf, welcher Kraftstoffeinspritzer eine Achse aufweist und derart angeordnet ist, daß stromauf der Mittenachse bezogen auf die Strömungsrichtung, in der das Gas in der Wirbel-

kammer wirbelt, eine Einspritzdüse angeordnet ist, und einen von der Hauptbrennkammer zur Wirbelkammer führenden Nebenüberströmkanal, welcher eine Achse aufweist, die die Achse des Kraftstoffeinspritzers in einem Punkt schneidet, welcher in der Wirbelkammer an der stromabgelegenen Seite der Mittenachse liegt.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt in der Kombination mit einer in dem Kolbenboden ausgebildeten Verteilungsvertiefung für die Flamme, welche eine langgestreckte Rinne aufweist, einen ersten und einen zweiten im wesentlichen kreisförmigen Verteilungsabschnitt für die Flamme auf jeder Seite der Rinne, wobei die Rinne ein erstes in der Nähe des Hauptüberströmkanals angeordnetes tiefes Ende umfaßt, das derart angeordnet ist, daß es mit der Verlängerung der Achse des NebenüberStrömkanals fluchtet, während der Kolben sich im wesentlichen in seinem oberen Totpunkt befindet, und wobei die Rinne zu einem flachen, zweiten Ende hin geneigt ist, welches eine Tiefe aufweist, die annähernd gleich der im wesentlichen kreisförmigen Verteilungsabschnitte für die Flamme ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. i-1 und 2 eine seitliche und eine vordere

Schnittansicht einer herkömmlichen Anordnung, welche zu Beginn der Beschreibung diskutiert wurde,

Fig. 3 eine seitliche Schnittansicht eines Diesel-

motors, welcher mit einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform versehen ist,

Fig. 4 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3, mit einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 5 eine Aufsicht auf den in Fig. 4 gezeigten KoI-benboden mit der Darstellung der Form der Verteilungsvertiefung für die Flamme, welche in dem Kolbenboden ausgebildet ist, und dem Strömungsbild der Flamme, wie es in der Hauptbrennkammer während der Expansionsphase des Motors vorkommt,

Fig. 6 eine seitliche Schnittansicht eines Dieselmotors mit einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 7A bis 7D Schnittansichten mit verschiedenen

Anordnungen von NebenüberStrömkanälen, welche während der Auswertung der dritten Ausführungsform getestet wurden,

Fig. 8 in einer Graphik die Emission von Ruß im

Vergleich unter den vier Anordnungen aus den Fig. 7A bis 7D₇

Fig. κ 9 einen Teil einer seitlichen Schnittansicht

mit Abmessungsparametern, welche den Durchfluß des Kraftstoffes von der Wirbelkammer in die Hauptbrennkammer und das Benetzen der Kanalwände bestimmen,

Fig. 10 eine Graphik mit der Emission von Ruß bezogen auf das Verhältnis zwischen der Querschnittsfläche zu der Kanallänge des Neben-

überströmkanales, wobei die Charakteristik der Rußemission bei der vorliegenden Erfindung unter geringer und hoher Belastung erhalten wurde, und

Fig. 11 eine Graphik mit der NOx Emission bezüglich dem oben erwähnten Verhältnis zwischen Querschnittsfläche und Länge, wobei die NOx Charakteristiken bei der vorliegenden Erfindung zu erhalten sind.

Die Fig. 3 zeigt im Querschnitt einen Dieselmotor, welcher mit einer Anordnung von Überströmkanälen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehen ist. Diese Anordnung umfaßt einen Zylinderblock 10, in welchem eine Zylinderbohrung 12 ausgebildet ist, und einen Zylinderkopf 14, welcher lösbar an dem Zylinderblock 10 befestigt ist und in welchem eine Vertiefung ausgebildet ist. Diese Vertiefung ist durch einen Einatz 16 verschlossen, in welchem ein Haupt- und Nebenüberströmkanal 18, 20 derart ausgebildet ist, daß diese eine Wirbelkammer 22 begrenzen. Diese Wirbelkammer 22 ist ähnlich der in Fig. 2 dargestellten Anordnung und besitzt also im wesentlichen ebene Seiten, welche durch eine halbzylindrische obere Wand miteinander verbunden sind.

Der Hauptüberströmkanal 18 ist derart ausgerichtet, daß er die in der Hauptbrennkammer 24 verdichtete Charge in die Wirbelkammer 22 leitet, so daß der Strom derart in

die Wirbelkammer eindringt, daß er auf den halbzylindrischen Wandabschnitt auftrifft und dabei so geführt wird, wie es durch die Pfeile A gezeigt ist.

In dem Zylinderkopf 14 ist ein Kraftstoffeinspritzer so angeordnet, daß er Kraftstoff in die Wirbelkammer entlang einer Bahn einspritzt, die in dieser Ausführungsform im wesentlichen mit der Achse des Einspritzers 26 zusammenfällt. Die Einspritzdüse 28 des Einspritzers 26 befindet sich auf der stromauf gewandten Seite (be*- zogen auf die Wirbelbewegung in der Wirbelkammer) einer Achse M, welche im folgenden "Mittenachse" genannt wird, Diese Achse M erstreckt sich parallel zu den im wesentli*- chen ebenen Seitenwänden der Wirbelkammer und schneidet den oberen mittleren Abschnitt der halbzylindrischen Wandfläche. Bei dieser Ausführungsform steht die Mittenachse M im wesentlichen rechtwinklig auf der Ebene, welehe durch die Zwischenfläche zwischen dem Zylinderkopf 14 und dem Zylinderblock 10 gebildet wird. Es wird dennoch angemerkt, daß das letztere Merkmal nicht von wesentlicher Bedeutung ist und je nach Wunsch verändert werden kann. Die Achse des Kraftstoffeinspritzers kreuzt die MLttenachse M in einem Punkt D, welcher sich in der Wirbelkammer selbst befindet.

Nahe der Einspritzbahn ist eine Glühkerze 30 angeordnet, welche in die Wirbelkammer 22 hineinragt, so daß ein Teil des Kraftstoffes dagegengelenkt wird, den die Wir·*- belbewegung während der Ansaugphase des Motors erzeugt hat. Die Glühkerze 30 ist nämlich auf der der Mittenachse M gegenüberliegenden Seite angeordnet, auf welcher sich die Einspritzdüse befindet.

Der Nebenüberströmkanal 20 ist in dieser Ausführungsform im wesentlichen geradlinig ausgebildet und besitzt eine Achse, welche die Achse des Einspritzers in dem Punkt C schneidet. Dieser Punkt C ist ebenfalls in der Wirbelkammer und auf der Seite der Mittenachse M angeordnet, welche der Düse 28 und dem Kraftstoffeinspritzer 26 gegenüberliegt. Die Gründe für diese Konstruktion werden nachfolgend erläutert. Wenn der Motor läuft und der Kolben in der Kompressionsphase sich seinem oberen Totpunkt nähert, wird bei der oben beschriebenen Anordnung die in der Hauptbrennkammer 24 verdichtete Luft durch den aufsteigenden Kolben 32 in die Wirbelkammer 22 gepreßt, wie dies die Pfeile A zeigen. Wie oben beschrieben, wird dieser Strom einer Krümmung unterzogen und nimmt eine Wirbelgestalt an. Gleichzeitig gelangt ein geringerer Luftstrom über den Nebenüberströmkanal 20 in die Wirbelkammer 22, wie dies durch den kleinen schwarzen Pfeil B gezeigt ist. Während dieser Phase wird Kraftstoff in die Wirbelkammer 22 eingespritzt. Der eingespritzte Kraftstoff gerät zunächst in den Einfluß des "Hauptwirbels", welcher durch den Hauptüberströmkanal erzeugt wurde, und wird teilweise gegen die Glühkerze 30 geführt. Nachfolgend wird eine Mischung von Luft und Kraftstoff nach unten zu einem in dem Einsatz 16 ausgebildeten Schulterabschnitt geleitet, wie dies aus den Zeichnungen ersichtlich ist. Diese Mischung trifft dann auf den Strom B, welcher dazu neigt, Turbulenzen zu erzeugen und zu einem gewissen Grad die Hauptwirbelbewegung zu stören. Der Kraftstoff wird dementsprechend veranlaßt, einen gut vergasten Zustand anzunehmen.

Es ist anzumerken, daß der eingespritzte Kraftstoff zuerst in den Hauptwirbel A und dann weiter in den die

Nebenturbulenz erzeugenden Strom B gelangt, da der Kraft Stoffeinspritzer 26 derart angeordnet ist, daß der Kraft stoff einen relativ langen Weg zurücklegen kann, bevor er auf eine Wandfläche der Wirbelkammer auftrifft. Dies ist sogar dann der Fall, wenn der Motor in hochgelegenen Gegenden betrieben wird, wodurch die Dichte der in der Wirbelkammer befindlichen Charge verringert wird und was dem eingespritzen Kraftstoff erlaubt, weiter als nor mal die Kammer zu durchdringen, oder wenn der Motor tatsächlich so konstruiert wurde, um ein Kompressionsver*- hältnis zu erzeugen, welches das oben erwähnte Phänomen nach sich zieht; dann wird dem Benetzen der Wandungen der Wirbelkammer 22 im Bereich der öffnung des Nebenüber strömkanals 20 vorgebeugt. Dennoch wird nicht der gesamte eingespritze Kraftstoff in dem Wirbel in der Wirbelkammer mitgerissen und ein Teil desselben wird unter dem Einfluß der eigenen Trägheit durch den Nebenüberströmkanal 20 geführt. Der Kraftstoff, der tatsächlich die Hauptbrennkammer 24 erreicht, neigt zu einer besseren Zerstäubung, als beim Stand der Technik.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform ist im wesentlichen ähnlich zu der ersten Ausführungsform, kennzeichnet sich jedoch durch eine Verteilungsanordnung für eine Flamme in dem Kolbenboden aus, welche mit einer Wirbelkammer kombiniert ist, die im wesentlichen identisch mit der aus Fig. 3 ist. Diese Anordnung verbessert noch weiter die Verbrennung, welche in der Haupt brennkammer stattfindet.

Beim Stand der Technik ist die Tiefe der langgestreckten Rinne, welche sich zwischen dem ersten und dem zwei-

ten₇ die Rinne flankierenden, kreisförmigen Verteilungsabschnitt für die Flamme erstreckt, im wesentlichen konstant, so daß sich aufgrund der verringerten Dichte der Charge eine unerwartet große Menge Kraftstoff ihren Weg durch den Nebenüberströmkanal sucht. Die Mischung, welche sich unmittelbar unterhalb der öffnung des Hauptströmungskanales befindet, neigt dazu, nur schlecht vergast zu werden und wird überfettet, da die Stärke der Turbulenz in der Hauptbrennkammer viel schwächer ist als die, welche in der Wirbelkammer erzeugt wird. Die Mischung neigt dazu, die Wandungen der Rinne zu benetzen.

Die zweite Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung überwindet dieses Problem durch Vorsehen der Rinne 36 mit einem tiefen stromaufliegenden Endteil 38 und einem flachen stromabgelegenen Ende 40, wobei der tiefste Abschnitt der Rinne so gelegen ist, daß er mit der Verlängerung der Achse des Nebenüberströmkanales 20 zusammefällt (vgl. Punkt I in Fig. 4). Diese Gestaltung maximiert die Luftmenge, welche zum Mischen mit dem Kraftstoffanteil zur Verfügung steht, welcher in die Hauptbrennkammer eintritt und beugt somit der Ruß- und Kohlenwasserstoffbildung vor, welche als Ergebnis einer relativ langsamen Verbrennung durch die schlechte Vergasung und/oder das Benetzen der Rinne 36 mit flüssigem Kraftstoff entsteht.

Wenn,ι wie in Fig. 5 gezeigt, die Flamme in die Rinne 36 eingespritzt wird, "baucht, sie sich dementsprechend in die im wesentlichen kreisförmigen Verteilungsabschnitte 41A und 41B für die Flamme aus, wobei sie den Kraftstoff mitnimmt, welcher die Hauptbrennkammer erreicht hat, und beugt dem vor, daß Kraftstoff, welcher die Rin-

ne benetzen konnte, in einer Weise langsam verbrennt, daß Ruß und dgl. erzeugt wird.

Es ist anzumerken, daß an dem stromabgelegenen Ende 40 der Rinne 36 eine gerundete Nase 42 zum Aufteilen des Stromes vorgesehen ist, um die richtig einströmende Flamme dazu zu veranlassen, daß sie sich wünschenswerterweise in die Verteilungsabschnitte 44 und 46 unterteilt und daß die Flamme nicht aus den Verteilungsvertiefungen derart ausströmt, daß die Flamme gelöscht und Ruß und Kohlenwasserstoff gebildet wird.

Die Fig. 6 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist der Nebenüberströmkanal 60 mit einem Kniestück 62 ausgebildet, wobei die Achse "X" der zur Wirbelkammer hin offenen Seite des Kniestücks 62 im wesentlichen paräl-IeI zu der Achse "Y" des Hauptüberströmkanals 18 ist.

Bei der dargestellten Ausführungsform besitzt der Teil des Nebenüberströmkanales 60, der auf der der Hauptbrennkammer zugewandten Seite des Kniestücks liegt, eine Achse "Z", welche die Achse des Einspritzventils in dem Punkt C schneidet und im wesentlichen parallel zu der Mittenachse verläuft. Es ist jedoch anzumerken, daß diese Parallelität nicht wesentlich für die vorliegende Erfindung ist und daß der Teil des Nebenüberströmkanales, welcher auf der der Hauptbrennkammer zugewandten Seite des Kniestücks liegt, je nach Wunsch in verschiedenen arideren Richtungen ausgerichtet sein kann (z.B so, daß dessen Achse den tiefsten Abschnitt der Verteilungsrinne 36 für die Flamme schneidet). Es ist ebenfalls anzumerken, daß es möglich ist, den Kraftstoffeinspritzer 26 so auszurichten, daß dessen Achse

die Achse des Teiles des Nebenüberströmkanales 60 schneidet, welcher auf der der Wirbelkammer zugewandten Seite des Kniestückes 62 liegt.

Erfindungsgemäß dient das Vorsehen des Kniestücks dazu, das Phänomen zu verhindern, das unter niedriger bis mittlerer Motorbelastung auftritt, wenn der durch den Hauptüberströmkanal 18 erzeugte Wirbel relativ schwach und die Wirksamkeit des Luftstromes, welcher durch den Nebenüberströmkanal strömt, ausreichend ist, um die in der Wirbelkammer 22 erzeugte Wirbelbewegung zu beeinträchtigen, wodurch der Anteil schädlicher Emissionen ansteigen würde. Das Kniestück ist anstattdessen in einer Weise ausgerichtet, in welcher der Nebenstrom in einer Richtung in die Wirbelkammer eingespritzt wird, welche dazu neigt, die Erzeugung des Wirbels eher zu unterstützen als zu hindern.

Die Fig. 7A bis 7D zeigen verschiedene Kanalanordnungen, welche während der Entwicklung der vorliegenden Ausführungsform ausgewertet wurden. Die Fig. 8 zeigt das Ergebnis eines Vergleichs der vier Anordnungen bezüglich des Ausstoßes von Ruß.

Die Anordnung gemäß Fig. 7C erzeugt die geringste Menge von Ruß. Der Grund dafür ist, daß die in Fig. 7A gezeigte Anordnung dazu tendiert, den Nebenstrom B in die Wirbelkammer in einer Weise einzuführen, in welcher dieser den Hauptwirbel lediglich aufspaltet, wodurch die thermischen Verluste ansteigen und sich die Verbrennungstemperaturen verringern. Dagegen scheint die in Fig. 7B dargestellte Anordnung einen ungenügenden Anstieg des Strörrfungsdurchtritts zwischen der Wirbel-

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kammer und der Verbrennungskammer zu erzeugen und bewirkt somit ein mittelmäßiges Ergebnis, verglichen mit der in Fig. 7C gezeigten Anordnung. Auf der anderen Seite lehrt die Anordnung aus Fig. 7Di, daß aufgrund ihrer scharfen Biegung ein bedeutender Druckverlust veranlaßt wird, welcher die gewünschte Unterstützung der durch.den Hauptüberströmkanal erzeugten Wirbelbewegung verhindert.

Weitere wichtige Gestaltungsparameter für die Konstruktion eines erfindugsgemäßen .Motors sind die Querschnittsfläche und die Länge des NebenüberStrömkanals. Experi- mente haben erkennen lassen, daß, wenn das Verhältnis der Querschnittsfläche des Nebenuberströmkanales zu der Länge desselben (nämlich S/L) größer als 0,5 ist, dann kann sowohl die Menge von durch den Motor produziertem Ruß als auch den Stickoxiden auf einem relativ geringen Level gehalten werden., wie die Fig. 10 und 11 zeigen.

Der Grund für dieses Phänomen ist der, daß die Kraftstoff menge, welche die Brennkammer erreichen kann, als Funktion von der Querschnittsfläche des Nebenuberströmkanales variiert. Dementsprechend ist es möglich, den Anstieg des Durchmessers des Nebenströmkanales zu überdecken, ohne auf das Problem zu treffen, daß zuviel des eingespritzten Kraftstoffes durch den Nebenüberströmkanal gelangt und die Hauptbrennkammer erreichen kann. Wie der vorangegangenen Beschreibung entnommen werden kann, neigt die Verteilungsvertiefung für die Flamme dazu,mit Kraftstoff benetzt zu werden, wenn zuviel Kraftstoff in die Vertiefung gelangen kann. Der auf der Oberfläche der Vertiefung anhaftende Kraftstoff

bewirkt eine langsame Verbrennung lim Beisein von wenig Sauerstoff) und erzeugt somit Ruß und/oder Kohlenwasserstoff. (HC).

Dennoch, wenn die Länge des NebenüberStrömkanals zu lang ist, neigt der Kraftstoff dazu, an dem stromabgelegenen Ende (nämlich dem der Hauptbrennkammer zugewandten Ende) des Nebenüberströmkanales anzuhaften, und veranlaßt diese Situation, bei der dieser Kraftstoff dem oben erwähnten Phänomen des langsamen Brennens oder "Nachbrennens" unterzogen wird. Dieses Problem wird durch Verwendung des oben erwähnten Verhältnisses (S/L) verhindert.

Bei der letzten Ausführungsform ist anzumerken, daß der Querschnitt des NebenüberStrömkanals im wesentlichen kreisförmig gestaltet ist. Dadurch kann die Oberfläche, welche dem Anhaften von Kraftstoff zugänglich ist, minimiert werden.

Claims

Patentansprüche

Verbrennungsmotor mit einer Zylinderbohrung, einem in der Zylinderbohrung angeordneten Kolben, welcher das veränderbare Volumen einer Brennkammer bestimmt, ge-kennze lehnet durch

eine Wirbelkammer (22) , welche zwei sich im wesentlichen parallel gegenüberliegende, ebene Seiten (2B, 2C) aufweist, die durch einen halbzylindrischen
Wandteil (2A) miteinander verbunden sind,

einen Hauptüberströmkanal (18) für die Fluidverbin-

dung zwischen der Wirbelkammer (22) und der Hauptbrennkammer (7), wobei der Hauptüberströmkanal (18) derart angeordnet ist, daß er das in der Brennkammer (7) während der Kompressionsphase des Motors verdichtete Gas in die Wirbelkammer (22) leitet, so daß das Gas in der Wirbelkammer (22) in einem vorbestimmten Drehsinn verwirbelt,

eine die Mittenachse (M) der Wirbelkammer (22) bestimmende Einrichtung, welche Mittenachse (M) sich durch einen mittleren Teil der Wirbelkammer (22) parallel zu den ebenen Seiten (2B, 2C) derart erstreckt, daß sie den halbzylindrischen Wandteil (2A) schneidet,

einen Kraftstoffeinspritzer (26) zum Einspritzen von Kraftstoff in die Wirbelkammer (22), welcher Kraftstoffeinspritzer (26) eine Achse aufweist und derart angeordnet ist, daß stromauf der Mittenachse (M) bezogen auf die Strömungsrichtung, in der das Gas in der Wirbelkammer (22) wirbelt, eine Einspritzdüse (28) angeordnet ist,

einen von der Hauptbrennkammer (7) zur Wirbelkammer (22) führenden Nebenüberströmkanal (20; 60), welcher eine Achse aufweist, die die Achse des Kraftstoffeinspritzers (26) in einem Punkt (C) schneidet, welcher in der Wirbelkammer (22) auf der stromabgelegenen Seite der Mittenachse (M) liegt.
2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine im Boden des Kolbens (32) ausgebildete Verteilungsvertiefung

für die Flamme, welche aufweist eine langgestreckte Rinne (36),

einen.ersten und einen zweiten im wesentlichen kreisförmigen Verteilungsabschnitt (41A, 41B) für die Flamme auf jeder Seite der Rinne (36), wobei die Rinne (36) ein erstes in der Nähe des Hauptüberströmkanals (18) angeordnetes tiefes Ende (38) umfaßt, welches mit der Verlängerung der Achse des Nebenüberströmkanales (20) fluchtet, während der Kolben (32) sich im wesentlichen im oberen Totpunkt befindet, und wobei die Rinne (36) zu einem flachen zweiten Ende (40) hin geneigt ist, welches eine Tiefe aufweist, die annähernd gleich der im wesentlichen kreisförmigen Verteilungsabschnitte (41A, 41B) für die Flamme ist.
3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Vertiefung einen gerundeten Wandabschnitt (42) umfaßt, der an dem zweiten Ende (40) der Rinne (36) liegt, wobei der gerundete Wandabschnitt (42) der·*· art angeordnet ist/ daß die Flamme, welche entlang der Rinne (36) strömt, geteilt und gezwungen wird, · sich spiralförmig in die Verteilungsabschnitte (41A, 41B) für die Flamme zu drehen.

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4. Verbrennungsmotor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekenn ze ichnet , daß der Nebenüberströmkanal (60) mit einem Winkelstück (62) derart ausgebildet ist, daß der der Wirbelkammer

(22) zugewandte Teil des Nebenüberströmkanales (60) in eine Richtung zeigt, in welcher der dadurch strömende Gasstrom in die Wirbelkammer (22) derart geleitet wird, daß der durch den Hauptüberströmkanal (18) erzeugte Wirbel verstärkt wird.
5. Verbrennungsmotor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis (S/L) der Querschnittsfläche (S) zur Länge (L) des Nebenüberströmkanales (20; 60) größer gleich 0,5 ist. 15
6. Verbrennungsmotor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Nebenüberströmkanales (20; 6OJ im wesentlichen kreisförmig gestaltet ist.