DE3727038A1 - Gemischansaugende brennkraftmaschine mit quetschspalten im brennraum - Google Patents
Gemischansaugende brennkraftmaschine mit quetschspalten im brennraumInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
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Description
Die Erfindung betrifft eine gemischansaugende Brennkraftmaschine nach
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine eingangs genannte Brennkraftmaschine ist beispielsweise mit dem
Gegenstand der DE 27 51 993 bekannt geworden. Merkmal dieser bekannten
Brennkraftmaschine ist, daß im Brennraum eine rotationsförmige Strömung
mit Hilfe einer Quetschspalte mit Umlenknase und einer
gegenüberliegenden Quetschspalte ausgebildet wird. Hierbei wird eine
fühlbare Verbrauchsminderung - verbunden mit einer Leistungsverbesserung
des Motors und einer Verbesserung der Abgaswerte - erreicht.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine weitere
Leistungsverbesserung des Motors mit einer Verbesserung der Abgaswerte
zu erreichen.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung des Kolbens an die Umlenknase
des Kolbens anschließenden, äußeren Flächen des Kolbens als weitere
Quetschspalte in Verbindung mit Abschnitten der Zylinderkopffläche
ausgebildet sind, welche eine in radialer Richtung der Kolbenoberfläche
einwärts gerichtete Strömung erzeugen.
Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß in einer Ebene,
die senkrecht zur Ebene der rotationsförmigen Gemischströmung in der
Brennkammer ist, eine zusätzliche Strömung erzeugt wird, die von den
Flächen radial auswärts des Kolbens in Richtung etwa zum Mittelpunkt der
Brennkammer gerichtet ist. Es erfolgt hier also eine
Gemisch-Konzentration etwa in der Mitte der Brennkammer, wobei das sich
in den radial aussen liegenden Teilen der Brennkammer befindliche
Gemisch über die zusätzlichen erfindungsgemässen Quetschspalte in
Richtung zur Mitte der Brennkammer geleitet wird.
Diese zusätzliche Quetschspaltenströmung erbringt überraschende Vorteile
und gewährleistet eine weitere wesentliche Verbrauchsminderung in
Verbindung mit einer Leistungsverbesserung des Motors und einer
Verbesserung der Abgaswerte.
Erfindungsgemäss wird nämlich eine gemischansaugende Brennkraftmaschine
nach der vorliegenden Erfindung bevorzugt zur Verbrennung von
sogenannten Magergemischen verwendet. Das bedeutet, daß aufgrund der
etwa in vertikaler Ebene in der Brennkammer gebildeten rotationsförmigen
Gemischströmung das von dem Einlaßventil in die Brennkammer eingeleitete
Gemisch in vertikaler Ebene die besagte rotationsförmige Gemischströmung
bildet und dadurch unmittelbar und konzentriert der im Bereich dieser
rotationsförmigen Gemischströmung angeordneten Zündkerze zugeführt wird.
Es erfolgt so eine schnelle Durchzündung der rotationsförmigen Gemisch
strömung in der Brennkammer, wobei mit Zündung der Zündkerze eine in
vertikaler Ebene rotierende Flammenfront erzeugt wird.
Erfindungsgemäss wird nun seitlich in diese Flammenfront eine Strömung
eingeleitet, die von den radial außenliegenden Bezirken des Brennraumes
in Richtung etwa zum Mittelpunkt des Brennraumes weist. Hierdurch werden
also die in den radial außen liegenden Volumina des Brennraumes
befindlichen mageren Strömungen konzentriert in die Mitte des
Brennraumes geleitet, wo sie in die "rotierende Flammenfront" gelangen
und dort selbst sofort durchgezündet werden.
Wichtig hierbei ist, daß die von den radial außenliegenden Flächen der
Brennkammer in Richtung zur Mitte der Brennkammer gerichtete Strömung
nicht rotiert, um die mittlere, rotierende Gemischströmung nicht zu
stören.
Bei der vorliegenden Erfindung wird also allgemein Schutz dafür
beansprucht, daß in eine rotationsförmige Gemischströmung, welche die
Zündkerze bestreicht, seitlich Strömungen eingeleitet werden, welche das
sich in den radial äußeren Bereichen der Brennkammer ansammelnde Gemisch
in die rotationsförmige Gemischströmung einleitet.
Für die Ausbildung der Strömungsrichtung dieser Strömung sind mehrere
Möglichkeiten gegeben.
In einer ersten Ausführungsform ist es vorgesehen, daß diese Strömung
konzentrisch auf einen gedachten Mittelpunkt in der Brennkammer
gerichtet ist.
In einer zweiten Ausführungsform ist es vorgesehen, daß diese Strömung
jeweils von beiden Seiten nicht konzentrisch zum Mittelpunkt der
Brennkammer gerichtet ist, sondern daß von beiden Seiten (bezüglich der
Längs-Mittenlinie durch die Brennkammer) jeweils eine parallele Strömung
in Richtung zur Längsmittenlinie der Brennkammer gerichtet wird.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht
nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus
der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
Alle in den Unterlagen - einschließlich der Zusammenfassung -
offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen
dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich
beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand
der Technik neu sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen
Ausführungsweg darstellende Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen
aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche
Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen:
Fig. 1 Längsschnitt durch den oberen Teil einer Kolben-Zylinder
anordnung einer Brennkraftmaschine nach der Erfindung
entsprechend der Linie I-I in Fig. 2;
Fig. 2 den Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 1 längs der Linie
II-II in Fig. 1;
Fig. 3 perspektivische Seitenansicht des Kolbens nach Fig. 1 und
Fig. 2 mit Darstellung der Strömungen;
Fig. 4 Vorderansicht des Kolbens nach Fig. 3 in Richtung des Pfeiles
IV.
In einem Zylinder 1 läuft ein Kolben 2, wobei sich im Zylinderkopf 3
ein Einlaßventil 4 und ein Auslaßventil 12 befinden. Zwischen den
Ventilen und der Fläche dazwischen im Zylinderkopf 3 als oberer Wand und
der Kolbenoberfläche als unterer Wand wird ein Brennraum 5 ausgebildet.
Der Kolben 2 weist einen wannenförmigen Kolbenboden 21 in Keilform
(Keilbrennraum) auf, der an seiner linken Seite in eine Umlenknase 13
übergeht, die mit einer Rundung 17 in den Kolbenboden 21 einläuft.
Die Umlenknase 13 ist im Winkel zur Zylinderachse geneigt und bildet
eine schräge Fläche, der ein gleichfalls schräger Abschnitt 22 am
Zylinderkopf 3 gegenübersteht.
Durch diese beiden gleichgerichteten, schrägen Flächen wird ein linker
Quetschspalt 7 gebildet, aus dem in der oberen Totpunktslage des Kolbens
2 eine starke Strömung 18 in Pfeilrichtung 9 entströmt, die an der
Unterseite der Ventile 4, 12 entlangströmt. Die in Pfeilrichtung 9
gerichtete Strömung 18 trifft an der gegenüberliegenden Seite der
Brennkammer 5 auf eine Rundung 25 des Zylinderkopfes 3 auf, wobei im
Bereich dieser Rundung 25 die Zündkerze 6 angeordnet ist.
Die Rundung 25 geht stetig in den wannenförmig ausgebildeten Kolbenboden
21 über. Dadurch wird die in Pfeilrichtung 9 gegen die Rundung 25
gerichtete Strömung 18 umgelenkt und strömt in Pfeilrichtung 10 am
Kolbenboden 21 entlang, wo die Strömung aufgrund der Rundung 17 am
Kolbenboden wieder gleichsinnig in die in Pfeilrichtung 9 gerichtete
Strömung 18 eingeleitet wird.
Dadurch wird eine stark rotierende mittlere Strömung 18 im Brennraum 5
und dem Kolbenboden 21 erzeugt, so daß mit Zündung der Zündkerze 6 diese
Strömung 18 augenblicklich durchzündet.
Erfindungsgemäss werden nun in diese mittlere, etwa in vertikaler Ebene
rotierende Strömung 18 seitliche Strömungen 19, 20 eingeleitet, welche
von den radial aussenliegenden Teilen des Kolbens und der Brennkammer in
Richtung zu der mittleren, rotierenden Strömung 18 verlaufen.
Hierzu ist gemäss Fig. 2 vorgesehen, daß im Anschluß an die Umlenknase
13 die radial außenliegenden Umfangsflächen des Kolbens 2 und die
zugeordneten Flächen des Zylinderkopfes 3 als Quetschspalte 23, 24
ausgebildet sind, so daß durch die Quetschspalte 23, 24 Strömungen 19, 20
in den Pfeilrichtungen 11, 16 erzeugt werden, welche die in den radial
außenliegenden Bereichen des Brennraumes 5 lagernden Gemischanteile in
die mittlere, schnellrotierende Strömung 18 einleiten, wo sie durch die
Strömung 18 sofort durchgezündet werden.
Es wird hierbei gemäss Fig. 2 bevorzugt, wenn die gesamte Umfangsfläche
des Kolbens 2 (mit Ausnahme der Fläche der Umlenknase 13) als
Quetschspalte 8, 23, 24 ausgebildet wird, so daß sich also in Verbindung
mit den zugeordneten parallelen Flächen des Zylinderkopfes 3 ein
umlaufender, halbmondförmiger Quetschspalt in der Draufsicht der Fig. 2
ergibt.
Dies hat zur Folge, daß im gesamten, halbmondförmigen Bereich, der durch
die Quetschspalten 8, 23, 24 gebildet wird, das in den radial
außenliegenden Teilen der Brennkammer 5 lagernde Gemisch konzentrisch in
Richtung auf einen gedachten Mittelpunkt des Brennraumes 5 konzentriert
wird, wo es dort in die rotierende mittlere Strömung 18 eingeführt wird.
In einer anderen Ausführungsform kann es jedoch auch vorgesehen sein,
daß die einander gegenüberliegenden Quetschspalten 23, 24 eine gegen die
Längsmittenlinie (Linie I-I in Fig. 2) gerichtete, parallele Strömung
erzeugen und daß die den Quetschspalt 8 verlassende Strömung nicht in
gleicher Ebene wie die Strömung aus den Quetschspalten 23, 24 ist, so daß
die aus dem Quetschspalt 8 entstammende Strömung schräg nach unten gegen
den Kolbenboden 21 gerichtet ist, um die mittlere Strömung 18 noch
weiter zu verstärken.
In allen Fällen ist also wichtig, daß das in den äußeren Teilen 15, 15 a
des Brennraumes lagernde Gemisch in die mittlere Strömung 18 eingeleitet
wird.
Zur weiteren Verdeutlichung sei die Gemischbildung anhand der Fig. 3
näher erläutert.
Man erkennt, daß durch die an der einen Seite des Kolbens 2 angeordnete
Umlenknase 13 in Verbindung mit der nicht näher dargestellten oberen
Zylinderkopfwand und dem wannenförmigen Kolbenboden 21 eine mittlere
rotierende Strömung 18 erzeugt wird, in deren Bereich die Zündkerze 6
angeordnet ist.
Dadurch, daß die Umfangsfläche des Kolben außerhalb der Umlenknase 13
als halbmondförmige Bogenfläche 14 ausgebildet wird und mit einer
gleichen halbmondförmigen Bogenfläche 14 des Zylinderkopfes 3
zusammenwirkt, wird also ein umlaufender Quetschspalt außerhalb der
Umlenknase 13 gebildet, durch den radial einwärts gerichtete Strömungen
19, 20 erzeugt werden.
Wichtig ist, daß die Strömungen 19, 20 so in den Brennraum 5 eingeleitet
werden, daß sie die rotierende mittlere Strömung 18 nicht stören.
Hierbei können die Strömungen 19, 20 entweder konzentrisch etwa zum
Mittelpunkt des Brennraumes 5 gerichtet werden. Es kann aber auch
vorgesehen sein , daß die Strömungen 19, 20 (symbolisiert durch die
Pfeile in Fig. 3) zueinander parallel sind und gegeneinander gerichtet
sind, so daß sie im Bereich der Längsmittenlinie (Linie I-I in Fig. 2)
aufeinandertreffen und dort von der mittleren, rotierenden Strömung 18
erfasst werden.
Die Fig. 4 zeigt die perspektivische Darstellung aus Fig. 3 in der
Vorderansicht, wo erkennbar ist, daß die mittlere rotierende Strömung 18
oben durch die Zylinderkopfwand des Zylinderkopfes 3 und der Ventile
4, 12 begrenzt ist und unten durch den Kolbenboden 21, so daß die
seitlichen Strömungen 19, 20 in den Pfeilrichtungen 11, 16 in die mittlere
Strömung 18 eingeleitet werden, ohne den Strömungsverlauf dieser
Strömung 18 zu stören.
Mit der beschriebenen Maßnahme wird also eine vollkommene
Homogenisierung des Gemisches erreicht, wobei zunächst der fettere
Gemischanteil durchgezündet wird und in diesen gezündeten Gemischanteil
die äußeren Gemischanteile eingeführt werden und dadurch ebenfalls gut
durchzünden. Hierdurch kann die Verdichtung im Vergleich zu der
technischen Lehre nach der DE 27 51 993 nochmals erhöht werden, wodurch
entsprechend die Leistung steigt und der Verbrauch gesenkt wird. Dadurch
ist ein einwandfreier Fahrbetrieb auch mit Magergemischen möglich,
wodurch nicht nur der Verbrauch weiter gesenkt wird, sondern auch die
CO-Anteile im Abgas so niedrig werden, wie es der Gesetzgeber verlangt.
Zeichnungs-Legende
1 Zylinder
2 Kolben
3 Zylinderkopf
4 Einlaßventil
5 Brennraum
6 Zündkerze
7 Quetschspalt
8 Quetschspalt
9 Pfeilrichtung
10 Pfeilrichtung
11 Pfeilrichtung
12 Auslaßventil
13 Umlenknase
14 Bogenfläche
15, 15 a äußerer Teil Brennraum 5
16 Pfeilrichtung
17 Rundung
18 Strömung (mittlere)
19 Strömung (äußere)
20 Strömung (äußere)
21 Kolbenboden
22 Abschnitt
23 Quetschspalt
24 Quetschspalt
25 Rundung
2 Kolben
3 Zylinderkopf
4 Einlaßventil
5 Brennraum
6 Zündkerze
7 Quetschspalt
8 Quetschspalt
9 Pfeilrichtung
10 Pfeilrichtung
11 Pfeilrichtung
12 Auslaßventil
13 Umlenknase
14 Bogenfläche
15, 15 a äußerer Teil Brennraum 5
16 Pfeilrichtung
17 Rundung
18 Strömung (mittlere)
19 Strömung (äußere)
20 Strömung (äußere)
21 Kolbenboden
22 Abschnitt
23 Quetschspalt
24 Quetschspalt
25 Rundung
Claims (5)
1. Gemischansaugende Brennkraftmaschine mit einander gegenüberliegenden
Quetschspalten (7, 8) zwischen Abschnitten der Zylinderkopffläche und der
Kolbenoberfläche im oberen Totpunkt, mit einem im oberen Totpunkt
gebildeten, wannenförmigen Brennraum (5), dessen obere Wand von den
Ventilen (4, 12) und der zwischen den Ventilen liegenden Zylinderkopf
fläche gebildet wird, dessen untere Wand von einem Teil des Kolbenbodens
(21) begrenzt ist, wobei an der Kolbenoberfläche mindestens eine
Umlenknase (13) angeordnet ist, welche eine rotationsförmige Strömung
(18) im Brennraum (5) erzeugt, deren Rotationsachse quer zur Zylinder
achse verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die
in Umfangsrichtung des Kolbens (2) an die Umlenknase (13) des Kolbens
(2) anschließenden, äußeren Flächen des Kolbens (2) als weitere
Quetschspalte (23, 24) in Verbindung mit Abschnitten der
Zylinderkopffläche ausgebildet sind, welche eine in radialer Richtung
der Kolbenoberfläche einwärts gerichtete Strömung (19, 20) erzeugen.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die von den weiteren Quetschspalten
(23, 24) erzeugte, in radialer Richtung einwärts gerichtete Strömung
linear ist und nicht rotiert.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die von den weiteren Quetschspalten
(23, 24) erzeugte Strömung (19, 20) in einer Ebene liegt mit der Strömung
aus der Quetschspalte (8), welche der Umlenknase (13) am Kolben (2)
gegenüberliegt.
4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß die von den weiteren Quetschspalten
(23, 24) erzeugte Strömung (19, 20) etwa in die Mitte des Kolbenbodens
(21) gerichtet ist und in einer solchen Höhe über dem Kolbenboden (21)
strömt, daß die mittlere rotationsförmige Strömung (18) nicht gestört
wird.
5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß die von den weiteren
Quetschspalten (23, 24) erzeugte Strömung (19, 20) in einer Ebene etwa
senkrecht zur Zylinderachse verläuft.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873727038 DE3727038A1 (de) | 1987-08-13 | 1987-08-13 | Gemischansaugende brennkraftmaschine mit quetschspalten im brennraum |
DE8717610U DE8717610U1 (de) | 1987-08-13 | 1987-08-13 | Gemischansaugende Brennkraftmaschine mit Quetschspalten im Brennraum |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873727038 DE3727038A1 (de) | 1987-08-13 | 1987-08-13 | Gemischansaugende brennkraftmaschine mit quetschspalten im brennraum |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3727038A1 true DE3727038A1 (de) | 1989-02-23 |
Family
ID=6333695
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873727038 Withdrawn DE3727038A1 (de) | 1987-08-13 | 1987-08-13 | Gemischansaugende brennkraftmaschine mit quetschspalten im brennraum |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3727038A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5417190A (en) * | 1992-02-28 | 1995-05-23 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Stratified burning internal combustion engine |
WO1995029328A1 (en) * | 1994-04-25 | 1995-11-02 | Hyundai Motor Company | Combustion chamber for internal combusion engine having multiple valves |
RU2537668C2 (ru) * | 2012-08-10 | 2015-01-10 | Эмель Борисович Ахметов | Двигатель внутреннего сгорания |
-
1987
- 1987-08-13 DE DE19873727038 patent/DE3727038A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5417190A (en) * | 1992-02-28 | 1995-05-23 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Stratified burning internal combustion engine |
EP0558081B1 (de) * | 1992-02-28 | 1995-12-13 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Brennkraftmaschine mit geschichteter Verbrennung |
WO1995029328A1 (en) * | 1994-04-25 | 1995-11-02 | Hyundai Motor Company | Combustion chamber for internal combusion engine having multiple valves |
RU2537668C2 (ru) * | 2012-08-10 | 2015-01-10 | Эмель Борисович Ахметов | Двигатель внутреннего сгорания |
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8130 | Withdrawal | ||
8165 | Unexamined publication of following application revoked |