DE4030248C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine luftverdichtende Brennkraftmaschine mit Selbstzündung, mit einem Hauptbrennraum und einem an diesen angrenzenden und im Zylinderkopf untergebrachten Einsatzkörper mit Vorkammer, die sich aus einem kugelähnlichen Brennraum und einem Schußkanal zusammensetzt, nach den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Aus der DE 37 03 800 C2 ist eine selbstzündende Brennkraftmaschine mit Vorkammer bekannt, in die ein Einsatzstift mit einem kugelförmigen Prallkopf so hineinragt, daß über den Schußkanal einströmende Luft in eine Haupt- und Nebenströmung aufgeteilt wird, um die Wirbelbildung in der Vorkammer zu beeinflussen und eine gute Vermischung des eingespritzten Kraftstoffes mit der eingebrachten Frischluft zu erhalten. Eine Vorkammer mit Aufteilung des Luftstromes in zwei ungleiche große Teilströme ist auch aus der ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 91 (1989) 4, Seiten 212, 213 bekannt. Bei dieser Ausführung liegt die Glühkerze in Richtung der Haupteinströmung nach der Einspritzdüse. Die somit im Abwind angebrachte Glühkerze, ferner die Schrägeinspritzung, die Formung und Schräganstellung der Prallkopfunterseite führen insgesamt zu Verbesserungen im Verbrennungsablauf und in den Emissionen.

Maßnahmen der vorerwähnten Art genügen aber kaum noch den heutigen und künftigen Forderungen hinsichtlich der Partikelemission.

Ausgehend von der aus der ATZ bekannten Ausführung liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, durch einfache brennraumseitige Modifikationen einen weiter verbesserten Verbrennungsablauf mit gleichzeitiger Verminderung der Partikelemission insbesondere im Teillastbereich der Brennkraftmaschine zu erreichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Durch die besondere Anordnung eines Turbulenzstiftes im Haupt­ strömungsfeld der Vorkammer werden der einströmenden Verbrennungsluft Mikroturbulenzen aufgeprägt, die einerseits die Vermischung der einströmenden Luft mit dem eingespritzten Kraftstoff in der Vorkammer vor dem Zündbeginn begünstigen und andererseits die die Nach- und Weiterverbrennung im Hauptbrennraum störende Inhomogenität des aus der Vorkammer ausströmenden Gemisches aus Luft, Kraftstoff sowie gecracktem und teiloxidiertem Kraftstoff vermindern. Mit dem Turbulenzstift ist es somit möglich, die Gemischbildung und den Verbrennungsablauf weiter zu verbessern.

In den Unteransprüchen sind noch förderliche Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ge­ zeigt und im folgenden näher beschrieben.

Ein im Zylinderkopf 1 einer luftverdichtenden Brennkraftma­ schine mit Selbstzündung vorgesehener Einsatzkörper 2 mit seinem sich mittig anschließenden Einsatzkörperhals 3 weist eine Vorkammer 4 auf, die sich aus einem kugelähnlichen Brenn­ raum 5 und einem in den Hauptbrennraum der Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) mündenden Schußkanal 6 im Einsatzkörperhals 3 zusammensetzt. Der langgestreckte Brennraum 5 ist durch einen zylindrischen Abschnitt 5a und durch zu beiden Seiten dieses Abschnitts 5a angrenzende Halbkugeln 5b, 5c gebildet.

Im Brennraum 5 ist ein in der unteren Halbkugel 5c gegenüber der brennraumseitigen Mündung 6a des Schußkanals 6 und in der Längsachse a des Einsatzkörpers 2 liegender Einsatzstift mit einem kugelförmigen Prallkopf 7 eingesetzt, der auf seiner Un­ terseite eine kalottenförmige Ausnehmung 8 aufweist, deren durch den Rand bestimmte Ebene schräg angestellt ist. Der Prallkopf 7 teilt den aus dem Schußkanal 6 anstehenden Luft­ strom in eine Neben- und Haupteinströmung auf, wobei die schräg angestellte Ausnehmung 8 die Haupteinströmung gegen den Uhr­ zeigersinn im Brennraum 5 umlenkt.

Im Wege des Hauptströmungsfeldes befindet sich ein in Höhe des Prallkörpers 8 liegender Turbulenzstift 9, der in seiner Längserstreckung in etwa auf eine Glühkerze 10 ausgerichtet ist, die in der oberen Halbkugel 5b und im Abwind der Haupteinströmung nach einer obenliegenden Einspritzdüse 11 liegt. Die Einspritzdüse 11 ist mit ihrer Längsachse 6 zur Längsachse a des Einsatzkörpers 2 im Uhrzeigersinn, z. B. um etwa 8°, geneigt angeordnet.

Der Durchmesser des Turbulenzstiftes 9, dessen Längsachse 9a zur Längsachse des Einsatzkörpers 2 um einen Winkel von etwa 60° gegen den Uhrzeigersinn verdreht angeordnet ist, und der Abstand des freien Stiftendes von der Gehäuseinnenwand des Einsatzkörpers 2 sind abhängig von der Größe des kugelähnlichen Brennraumes 5 und der Form des Prallkopfes 7. Der Turbulenz­ stift 9 kann z. B. einen Durchmesser von 4 mm aufweisen und sein freies Stiftende kann derart in den Brennraum 5 hineinra­ gen, daß der Abstand zwischen Gehäuseinnenwand des Einsatzkör­ pers 2 und dem Stiftende z. B. etwa 4 mm entspricht.

Claims (4)

1. Luftverdichtende Brennkraftmaschine mit Selbstzündung, mit einem Hauptbrennraum und einem an diesen angrenzenden und im Zylinderkopf untergebrachten Einsatzkörper mit Vorkammer, die sich aus einem kugelähnlichen Brennraum und einem Schußkanal zusammensetzt, mit einem in der unteren Hälfte des Brennraumes einen kugelförmigen Prallkopf aufweisenden Einsatzstift zur Aufteilung des über den Schußkanal einströmenden Luftstromes in eine Haupt- und Nebeneinströmung, mit einer in der oberen Hälfte der Vorkammer und in Richtung der Haupteinströmung, nach der Einspritz­ düse liegenden Glühkerze, und mit einer Ausnehmung an der Prallkopfunterseite, die gegenüber der Mündung des Schußkanals schräg angestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein in die Vorkammer (5) auf Höhe des Prallkopfes (7) hin­ einragender und im Wege der Haupteinströmung liegender Turbu­ lenzstift (9) vorgesehen ist, der mit seiner Längsachse (9a) zumindest annähernd auf die Glühkerze (10) ausgerichtet ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (9a) des Turbulenzstiftes (9) zur Längsachse (a) des Einsatzkörper (2) um einen Winkel von etwa 60° gegen den Uhrzeigersinn verdreht angeordnet ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Turbulenzstift (9) auf eine seinem Durchmesser ent­ sprechende Länge in den Brennraum (5) hineinragt.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Turbulenzstift (9) mit seiner unteren Kante (12) am freien Stiftende etwa in der durch den Rand der Ausnehmung (8) bestimmten Ebene (7) liegt.