DE3835890C2

DE3835890C2 -

Info

Publication number: DE3835890C2
Application number: DE3835890A
Authority: DE
Inventors: Wolf-Dietrich Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart De Wagner; Rolf Dr.-Ing. 7053 Kernen De Klumpp; Wolfgang Dipl.-Ing. 7064 Remshalden De Strobel; Michael Dr.-Ing. 7311 Notzingen De Kraemer
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1988-10-21
Filing date: 1988-10-21
Publication date: 1990-10-04
Also published as: DE3835890A1

Description

Die Erfindung betrifft eine luftverdichtende Einspritzbrenn kraftmaschine mit Selbstzündung nach den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Bekanntlich arbeiten derartige Brennkraftmaschinen nach dem Vorkammer- oder Wirbelkammerverfahren. Jedes dieser Verbren nungssysteme ist mit spezifischen Vor- und Nachteilen behaftet. Beim Wirbelkammerverfahren ist durch die Wandanlagerung des Kraftstoffes und die massive Luftdrehung in der Kammer und die damit bedingte intensive Luftzufuhr zum Kraftstoff die Parti kelemission im Teillastbereich relativ niedrig, jedoch im Vollastbereich relativ höher im Vergleich zum Vorkammerverfah ren.

Beim Vorkammerverfahren liegen die Verhältnisse tendenzmäßig umgekehrt, nämlich relativ höhere Partikelemission im Teil lastbereich, jedoch gute Erfassung der Hauptbrennraumluft durch quasi mittige Anordnung der Vorkammer und Mehrlochausführung.

Aus der DE-PS 9 66 330 ist ein Einsatzkörper im Zylinderkopf bekannt, welcher eine Wirbelkammer, einen in diese tangential einmündenden Überstromkanal sowie Brenneröffnungen enthält über die der Hauptbrennraum mit der Wirbelkammer verbunden ist. Die Wirbelkammer ist durch eine obere und untere Kugelhälfte sowie durch einen zylinderförmigen Abschnitt zwischen den Ku gelhälften gebildet, wobei die Wirbelkammer noch einander gegenüberliegende abgeplattete Stirnwände aufweist, die ge meinsam mit Wandungen des Zylinderkopfes einen Luftraum als Isolierraum bilden. Die Einspritzdüse ist in dem Einsatzkörper derart angeordnet, daß der Kraftstoffstrahl im Bereich der Glühkerze im wesentlichen auf die Öffnung des Überströmkanals gerichtet ist.

Eine derartige Ausführung hat eine kompliziert gestaltete Vor kammer, ferner genügen die Partikelemissionen nicht mehr den heutigen Anforderungen.

Durch die JP-Abstract 60-1 16 816 ist eine Wirbelkammer sowie eine Einspritzdüse und eine im Abwind liegende Glühkerze be kannt, jedoch ist die Einspritzdüse ebenso wie die Glühkerze in den Zylinderkopf eingeschraubt und die obere kugelförmige Hälfte der Wirbelkammer durch den Zylinderkopf und die untere kegelstumpfförmige Hälfte durch einen brennraumseitig einge schraubten Einsatz gebildet. Die Ausführung ist aufwendig und die Vorkammer kompliziert gestaltet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau des Ein satzkörpers mit Vorkammer zu vereinfachen und darüber hinaus durch besondere Einzelmaßnahmen die Partikelemission weiter herabzusetzen.

Zur Lösung der Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Patentan spruchs 1 angegebenen Merkmale.

Durch die Kombination der erfindungsgemäßen Maßnahmen mit der besonderen Drehlage und Ausbildung der Wirbelkammer sowie Zu ordnung von Einspritzdüse, Glühkerze und Überströmkanal ergibt sich eine niedrigere Schadstoffkonzentration in der Mehrzahl der Abgaskomponenten im gesamten Betriebsbereich, insbesondere eine Reduzierung der Partikelemission. Als weiterer Vorteil erweist sich das weichere Verbrennungsgeräusch, in erster Linie beim Kaltstart, sowie im Vollastbereich der niedrigere Kraft stoffverbrauch. Des weiteren ergibt sich auch durch die Ge staltungsform der Vorkammer eine herstellungsmäßig günstigere Bauausführung.

In den Unteransprüchen sind förderliche Weiterbildungen der Erfindung enthalten.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in zwei Aus führungsbeispielen dargestellt und im folgenden näher erläu tert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Zylinderkopf mit einer Mehrlochwirbelkammer für eine Brennkraftmaschine mit zwei Ventilen pro Zylinder,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Zylinderkopf mit einer Mehrlochwirbelkammer für eine Brennkraftmaschine mit vier Ventilen pro Zylinder.

Im Zylinderkopf 1 einer luftverdichtenden selbstzündenden Ein spritzbrennkraftmaschine in der Ausführung als Zweiventiler pro Zylinder ist eine Aufnahmebohrung 2 für einen Einsatzkörper 3 mit integrierter Nebenbrennkammer vorgesehen, die als Wirbel kammer 4 ausgebildet ist und aus einer oberen und unteren Ku gelhälfte 5, 6 und einem zwischen beiden Kugelhälften liegenden zylinderförmigen Abschnitt 7 besteht. Der untere Teil des Ein satzkörpers 3 ist als außermittig liegender Hals 8 ausgebildet, in dem ein die Wirbelkammer 4 mit einem Hauptbrennraum 9 ver bindender Überströmkanal 10 mit Brenneröffnungen 11 angeordnet ist. Die Längsachse a der Wirbelkammer 4 ist zur Längsachse b des Einsatzkörpers 3 um ca. 25° in Wirbeldrehrichtung gedreht angeordnet, während die Längsachse b und die Trennebene c zwischen Zylinderkopf 1 und Kurbelgehäuse 12 einen Winkel von etwa 75° einschließen. Der Überströmkanal 10 weist einen par allel zur Längsachse b verlaufenden unteren Teil 10 a auf, an den sich ein bogenförmiger oberer Teil 10 b anschließt, der tangential in die Wirbelkammer 4 derart einmündet, daß sich eine Luftströmung im Uhrzeigersinn in der Wirbelkammer ergibt. Neben der Mündung 13 des Überstromkanals 10 - gegen die Wir beldrehrichtung gesehen - ist die Wirbelkammerkontur im unter sten Wandbereich mit einer muldenförmigen Vertiefung 14 verse hen, durch die die Längsachse b des Einsatzkörpers verläuft.

In den Einsatzkörper 3 ist eine Einspritzdüse 15 außermittig liegend eingeschraubt, und zwar stromauf der Längsachse a, so daß der Einspritzstrahl direkt auf die Vertiefung 14 in der Wirbelkammer 4 auftrifft. Die Einspritzdüse 15 ist achsparallel zum Einsatzkörper 3 angeordnet, sie kann aber auch leicht ge neigt zum Einsatzkörper 3 verlaufen.

Stromab bzw. im Abwind der Einspritzdüse 15 ist eine Glühkerze 16 in einem Winkel von ca. 30° zur Einspritzdüse 15 montiert. Die Glühkerze 16 ragt tangential in die Wirbelkammer in Höhe des zylindrischen Abschnitts 7. Die Glühkerzenachse e ist dabei auf die Vertiefung 14 gerichtet.

Die Ausführung gemäß Fig. 2 ist für eine Brennkraftmaschine mit vier Ventilen pro Zylinder bestimmt. Der Einsatzkörper 3 ist mittig zwischen den Ventilen und gleichachsig zum Zylinder 17 gelagert. Durch die andere Lage des Einsatzkörpers 3 gegenüber jener nach Fig. 1 ist ein Winkel von ca. 65° zwischen der Längsachse a und der Trennebene c und ein Winkel von ca. 55° zwischen der Einspritzdüsenachse und der Glühkerzenachse vor gesehen. Der Hals 8 liegt mittig zum Einsatzkörper. Der Verlauf des Überstromkanals 10, die Wirbelkammerkontur, die versetzte Lage der Einspritzdüse zum Einsatzkörper entsprechen zumindest weitgehend der Ausführung gemäß Fig. 1. Die Bezugszeichen für gleiche Teile sind übernommen.

Claims

1. Luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine mit Selbstzün dung, mit einem Hauptbrennraum und einem an diesen angrenzenden Einsatzkörper im Zylinderkopf, in welchem eine Wirbelkammer, ein tangential in diesen einmündender und paralle zur Längs achse des Einsatzkörpers verlaufender Überströmkanal sowie Brenneröffnungen eingeformt sind, die den Hauptbrennraum mit der Wirbelkammer verbinden, welche aus einer oberen und unteren Kugelhälfte sowie einem dazwischen liegenden, zylinderförmigen Abschnitt besteht und in der oberen Kugelhälfte, in Richtung der Wirbeldrehung gesehen, nacheinander die Einspritzdüse und die Glühkerze angeordnet sind, wobei die Einspritzdüse zumin dest annähernd parallel zum Einsatzkörper angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkanal (10) achsparallel zum Einsatzkörper (3) liegt, daß zur Längsachse (b) des Einsatzkörpers (3) die Längsachse (a) der Wirbelkammer (4) in Wirbeldrehung um den Winkel von etwa 25° gedreht angeordnet ist, daß die Wirbelkam mer (4) neben der Mündung (13) des Überströmkanals (10) eine entgegen der Wirbeldrehung der einströmenden Luft versetzte muldenförmige Vertiefung aufweist, auf die der gegenüberlie gende Kraftstoffstrahl gerichtet ist, und daß die Glühkerze (16) gemeinsam mit der Vertiefung (14) auf der einen Seite so wie die Einspritzdüse (15) und die Mündung (13) des Überströmkanales (10) auf der anderen Seite der Längsachse (a) liegen.

2. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den brennraumseitigen, unteren Teil (10 a) des Überströmkanals (10) ein zur wirbelkammerseitigen Mündung (13) bogenförmig verlaufender oberer Teil (10 b) anschließt, und daß der Überströmkanal (10) parallel zur Düsenachse (b) verläuft.

3. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die neben der Mündung (13) liegende Vertiefung (14) in der Wirbelkammer (4) die Glühkerze (16) gerichtet ist, die in die Wirbelkammer (4) im Bereich ihres zylindrischen Übergangs (7) einmündet.

4. Einspritzbrennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zwei Steuerventile pro Zylinder vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der Längsachse (a) der Wirbelkammer (4) und der Trennebene (c) zwischen Zylinderkopf (1) und Kurbelge häuse (12) etwa 50° beträgt, und daß der Winkel zwischen der Düsenachse (d) und der Glühkerzenachse (4) etwa 30° beträgt.

5. Einspritzbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, insbesondere solche mit vier Steuerventilen pro Zylinder, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des unteren Teils (10 a) des Überströmkanals (10) zumindest annähernd in der Längsachse (b) des Einsatzkörpers (3) liegt.

6. Einspritzbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (a) der Wirbelkammer (4) und die Trennebene (c) zwischen Zylinderkopf (1) und Kurbelgehäuse (12) einen Winkel von etwa 65° einschließen, wobei der Winkel zwischen der Längsachse (b) des Einsatzkörpers (3) und der Trennebene (c) zumindest annähernd 90° beträgt.