DE4035335C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine luftverdichtende Brennkraftmaschine mit Selbstzündung, mit einem Hauptbrennraum und einem im Zy­ linderkopf angeordneten Einsatzkörper mit Vorkammer, nach den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

In der "Technischen Rundschau" 25/90 Seite 37 sind vorkammerseitige Maßnahmen vorgestellt, mit denen aufgrund be­ sonderer Anordnungen von Einspritzdüse und Glühkerze sowie Einsatzstift mit Prallkopf das Abgas- und Geräuschverhalten der Brennkraftmaschine günstig beeinflußt werden kann. Ferner ist aus der DE-PS 9 64 278 eine Vorkammer bekannt, die entweder im Brennraum oder im Übergangsbereich zwischen Brennraum und Überströmkanal als Stifte oder Stege ausgebildete Einsatzglie­ der aufweist, die ein Nageln der Brennkraftmaschine vor allem im Leerlauf weitgehend unterbinden sollen. Derartige vorkammerseitige Maßnahmen bezwecken zwar verbrennungstechnische Verbesserungen, die aber im Hinblick auf heutige und künftige Anforderungen an die Partikelemission nicht mehr ausreichen, das gilt insbesondere im Teillastbetrieb einer Vorkammer-Brennkraftmaschine.

Die Anordnung eines Stiftes im Überströmkanal einer Vorkammer ist ferner aus der DE-PS 8 81 272 bekannt, jedoch durchsetzt dieser Stift einen im Überströmkanal vom kugelähnlichen Brennraum der Vorkammer bis zum Hauptbrennraum verlaufenden und eine Prallplatte aufweisenden zapfenförmigen Einsatzteil, um diesen lagemäßig genau festzulegen.

Des weiteren ist es aus der US-Ps 49 26 817 bekannt, einen Stift in der Längsmitte eines Überströmkanals einer ein anderes Brennverfahren bewirkenden Wirbelkammer anzuordnen. Dieser Stift ist jedoch als Schieberstift ausgebildet, der durch Temperatureinflüsse seine Lage ändert, dahingehend, daß im Leerlaufbetrieb und unterem Teillastbereich der Schiebestift in die Kanalwand eingezogen ist, jedoch bei höherer Last in den Überströmkanal hineinragen soll, um durch den sich ergebenden engeren Durhclaßquerschnitt eine schnellere Wirbelströmung in der Wirbelkammer zu erzielen, die allerdings im unteren Teillastgebiet zur Verminderung der thermischen Verluste geringer ausfallen soll.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei einer Brennkraftmaschine mit Vorkammer durch möglichst einfache Maßnahmen im Vorkammerbereich unter weitgehender Vermeidung von drosselnden Strömungseffekten zu erreichen, daß im gesamten Lastbereich der Brennkraftmaschine, insbesondere im Teillastbereich, die Partikelemission nennenswert herabgesetzt wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die besondere Anordnung des Stiftes im Überströmkanal zwischen Hauptbrennraum und kugelähnlichem Brennraum der Vor­ kammer werden dem Luftstrom vor dem Eintreten in diesen Brenn­ raum zusätzliche Mikroturbulenzen aufgeprägt. Durch die Anord­ nung im Überströmkanal bleibt der in den Brennraum eintretende Luftstrom jedoch weitgehend gebündelt, so daß die für den Ver­ brennungsablauf äußerst wichtige definierte Aufteilung des Luftstromes durch den in dem kugelähnlichen Brennraum befindlichen Einsatzstift nicht gestört wird, was bei einer Anordnung des Stiftes am Übergang von Überströmkanal in den Brennraum unvermeidlich wäre.

Strömungsverluste durch die Stiftanordnung im Überströmkanal treten nicht auf, da aufgrund der besonderen Ausbildung des Überströmkanals der Drosselwirkung durch den Stift entgegengewirkt wird.

Die dem vergleichsweise gebündelten Luftstrom über nahezu den gesamten Querschnitt aufgeprägten Mikroturbulenzen begünstigen die Vermischung von Luft und Kraftstoff sowohl in der Phase des Zündverzuges als auch während des Verbrennungsvorganges. Beim Ausströmen des Gasgemisches aus der Vorkammer wird durch den im Überströmkanal befindlichen Stift die Vermischung der Luft mit dem noch nicht oder teiloxidierten Kraftstoff weiter begün­ stigt.

Die beim Ein- und Ausströmen erzielte Homogenisierung des Gas­ gemisches führt zu einer Verbesserung der Verbrennungsbedin­ gungen sowohl in der Vorkammer als auch im Hauptbrennraum und damit zu einer Verminderung der Partikelemission.

In den Unteransprüchen sind noch vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar­ gestellt und im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Anordnung eines Stiftes im Überströmkanal der Vorkammer in vergrößerter Darstellung,

Fig. 2 eine Querschnittserweiterung im Überströmkanal im Bereich des Stiftes

Fig. 3 einen zusätzlichen Stift im Überströmkanal,

Fig. 4 den Stift mit mittig liegender Erweiterung.

In Fig. 1 ist im Zylinderkopf 1 einer Brennkraftmaschine mit Luftverdichtung und Selbstzündung ein Einsatzkörper 2 mit einer Vorkammer 3 gezeigt, die aus einem kugelähnlichen Brennraum 4 und einem Überströmkanal 5 im Einsatzkörperhals 6 besteht.

In der unteren Hälfte des Brennraumes 4 ist ein Einsatzstift 7 mit einem kugelförmigen Prallkopf 8 derart eingesetzt, daß er der Einmündung 5a des Überströmkanals 5 gegenüberliegt. Auf den Prallkopf 8 ist der Kraftstoffstrahl einer zur Längsachse des Einsatzkörpers 2 leicht geneigten Einspritzdüse 9 gerichtet. In der oberen Brennraumhälfte ist eine im Abwind der Haupteinströmung nach der Einspritzdüse 9 liegende Glühkerze 10 vorgesehen.

In den Überströmkanal 5 ragt querliegend ein turbulenzerzeugender Stift 11 hinein, von dem mindestens ein freies Ende in die Kanalwand des Einsatzkörperhalses 6 fest eingesetzt ist. Die Lage und Ausbildung des Stiftes 11 ist ab­ hängig von der Vorkammer- und Hauptbrennraumgeometrie. Der Stift 11 kann sich etwa in Längsmitte des Überströmkanals 5 befinden und vorzugsweise kreisrund ausgebildet sein mit einem Durchmesser, der etwa dem halben Durchmesser des Überströmka­ nals 5 entspricht. Die sich durch den Stift 11 ergebende Quer­ schnittsverengung kann durch eine Querschnittserweiterung im Überströmkanal 5 ausgeglichen werden, die durch im Stiftbereich einander gegenüberliegende oder über dem gesamten Querschnitt befindliche Auswölbungen bzw. Ausnehmungen 12 in der Kanalwand gebildet ist (s. Fig. 2).

Gegebenenfalls kann zur Verstärkung der Verwirbelung zwischen Stift 11 und Hauptbrennraum 13 ein weiterer Stift 14 vorgesehen sein, der ebenfalls mit mindestens einem Stiftende in der Ka­ nalwand fest eingesetzt und gegenüber dem Stift 11 um 90° ver­ dreht ist (Fig. 3) .

Eine stärkere Verwirbelung ergibt sich auch durch die Ausfüh­ rung gemäß Fig. 4, bei der der Stift 11 in Längsmitte eine Querschnittvergrößerung aufweist, die durch einen Bund 15 oder eine Platte (nicht dargestellt) gebildet ist.

Durch die Anordnung mindestens eines turbulenzerzeugenden Stiftes an besonderer Stelle im Einsatzkörper wird eine Ge­ mischzusammensetzung erreicht, die sich auf die Güte der Ver­ brennung und damit auf die Partikelemission verbessernd aus­ wirkt.

Claims (3)

1. Luftverdichtende Brennkraftmaschine mit Selbstzündung, mit einem Hauptbrennraum und einem im Zylinderkopf angeordneten Einsatzkörper mit einer mindestens einen Stift aufweisenden Vorkammer, die aus einem kugelähnlichen Brennraum und einem diesen mit dem Hauptbrennraum verbindenden Überströmkanal im Einsatzkörperhals besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (11) etwa in Längsmitte des Einsatzkörperhalses in den Überströmkanal (5) hineinragend angeordnet ist und mit mindestens einem freien Ende in die Kanalwand des Einsatzkörperhalses (6) fest eingesetzt ist, wobei im Bereich des Stiftes (11) eine Querschnittserweiterung im Überströmkanal (5) ausgebildet ist, die zumindest annähernd die sich durch den Stift (11) ergebende Querschnittsverengung ausgleicht.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer turbulenzerzeugender Stift (14) im Überströmkanal (5) angeordnet ist, der mit Abstand vom ersten Stift (11) liegt und gegenüber diesem um etwa 90° verdreht ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (11) eine mittig liegende Erweiterung aufweist.