DE4200952C2 - Gemischverdichtende Brennkraftmaschine - Google Patents
Gemischverdichtende BrennkraftmaschineInfo
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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Description
Die Erfindung betrifft eine gemischverdichtende Brennkraftmaschine
mit einem eine Zündkerze aufweisenden Hauptbrennraum und
einem Hilfsbrennraum im Zylinderkopf gemäß den im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Aus der US-PS 4.168.678 ist eine Brennkraftmaschine der
gattungsgemäßen Art bekannt, bei der der von einem
nockenbetätigten Verdrängungskolben begrenzte Hilfsbrennraum
durch eine Überströmbohrung mit dem Hauptbrennraum verbunden
ist. Die Anordnung bzw. der Verlauf der Überströmbohrung zum
Hauptbrennraum hin ist so getroffen, daß während der Kompressionsphase
kurz vor Erreichen der OT-Stellung des Hubkolbens
aus dem Hilfsbrennraum durch den Verdrängungskolben verdrängtes
Kraftstoffluftgemisch zur Wirbelerzeugung unter tangentialer
Einströmung in den Hauptbrennraum eingebracht wird. Das übergeschobene
Kraftstoffluftgemisch enthält beträchtliche Restgasanteile,
die sich in der Ausschubphase in der Hilfskammer
angesammelt haben, da der Verdrängerkolben sich zu früh nach
oben bewegt, was sich nachteilig auf die Hauptverbrennung auswirkt.
Aus der DE 38 07 841 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit einem
Hilfsbrennraum bekannt, in dem verdichtetes Kraftstoffluftgemisch
entzündet und über eine koaxial zum Kolben stehende
Überströmbohrung als Impulsstrahl orthogonal auf den Kolbenboden
aufgebracht wird. Auch bei dieser Ausführung häufen sich
Restgasanteile in der Hilfsbrennkammer an, die die Hauptverbrennung
negativ beeinflussen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei der
gattungsgemäßen Brennkraftmaschine den Verdrängungskolben so zu
steuern, daß sich keine Restgase in der Hilfsbrennkammer ansammeln
können, wodurch eine bessere Zündung und Verbrennung
eines Impulsstrahls ermöglicht wird
Zur Lösung der Aufgabe dienen erfindungsgemäß die im Kennzeichen
des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen mit gesteuerter Aufhebung
der Verbindung zwischen dem Hilfs- und Hauptbrennraum wird zunächst
während der Kompressionsphase eine kleine Gasmasse in
den Hilfsbrennraum hineinverdichtet und gegen Verdichtungsende
mit Hilfe des Verdrängungskolbens durch die Überströmbohrung
mit hoher Geschwindigkeit an der Zündkerze vorbei wieder in den
Hauptbrennraum zurückgepreßt.
Mit der Zündeinleitung nahe der ersten OT-Stellung bzw. Zünd-
OT-Stellung des Hubkolbens durch die nahe am Ausgang der Überströmbohrung
gelegene Zündkerze werden brennende Gasteilchen
vom Impulsstrahl erfaßt und prallen zusammen mit der Strahlmass
senkrecht auf den Kolbenboden des Hubkolbens und erzeugen
dort einen tellerförmigen Flächenbrand mit großer Flammenoberfläche.
Die Verbindung zwischen dem Hilfsbrennraum und der Überströmbohrung
bleibt lediglich in der Zeitphase von Zünd-OT bis zum
Ansaugbeginn der Brennkraftmaschine bzw. bis zur zweiten OT-
Stellung (ÜOT) durch den Verdrängungskolben ständig geschlossen,
der in seiner OT-Stellung den Hilfsbrennraum auf ein
Minimum verkleinert. Durch den Verschluß können in der Ausschubphase
des Hubkolbens keine Restgasanteile in den Hilfsbrennraum
übertreten, der nur in der Ansaugphase und Kompressionsphase
mit dem Hauptbrennraum verbunden ist. Es ergibt sich
somit eine erhebliche Reduzierung der Restgasanteile, insbesondere
im kritischen Teillastbereich, in dem besonders große
Anteile von Restgasen wegen der im unteren Lastbereich erfolgenden
Drosselung im Saugrohr auftreten.
Durch die besonderen prozeßmäßig ablaufenden thermodynamischen
Vorgänge im Bereich des Kompressionsendes lassen sich annähernd
gleichbleibende Strahlenenergien für die Impulsstrahlzündung über
den gesamten last- und Drehzahlbereich erzeugen und somit
gleichmäßige Verbrennungsabläufe mit optimalen Wirkungsgraden
bei kurzer Brenndauer erzielen.
Aus der DE 37 36 724 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit einem
Hilfsbrennraum bekannt, der während des Arbeitstaktes geschlossen
und erst im Ansaugtakt wieder geöffnet wird, um damit
den Druckverlauf während des Arbeitstaktes zu verändern. Hier
wird der Zeitraum verlängert, in dem das Gemisch maximal
verdichtet ist.
In den Unteransprüchen sind noch vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung angegeben.
Der Gegenstand der Erfindung wird in der Zeichnung dargestellt
und anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 einen Teil einer im Schnitt dargestellten Brennkraftmaschine
mit Hauptbrennraum und Hilfsbrennraum
mit einem eine Überströmbohrung steuernden
Verdrängungskolben,
Fig. 2 ein Diagramm, in dem die Hubverläufe des Hubkolbens
und des Verdrängungskolbens dargestellt
sind.
In Fig. 1 ist ein in einem Zylinder 1 geführter Hubkolben 2
einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine gezeigt, der sich in
einer dem Zündzeitpunkt (ZZP) entsprechenden Stellung befindet
und mit seinem eben ausgebildeten Kolbenboden 3 und einer
giebeldachförmig ausgestalteten Ausnehmung 4 im Zylinderkopf 5
einen Hauptbrennraum 6 begrenzt.
Der Zylinderkopf 5 ist mit einer zylindrischen Ausnehmung 7
versehen, in der ein federbelasteter und nockenbetätigter Verdrängungskolben
8 geführt ist und einen Hilfsbrennraum 9 begrenzt,
der durch eine Überströmbohrung 10 mit dem Hauptbrennraum
6 in gesteuerter Weise in Verbindung steht. Die Überströmbohrung
10 ist koaxial zum Hubkolben 2 angeordnet und
mündet in die Zylinderwand 7a der Ausnehmung 7 im nahen Bereich
der dem Verdrängungskolben 8 gegenüberliegenden Begrenzungswand
9a des Hilfsbrennraumes 9 ein. Der für die Betätigung des Verdrängungskolbens
8 vorgesehene Nocken 14 erstreckt sich über
einen Nockenwellenwinkel α von etwa 180° bei gleichem radialem
Abstand R zur Nockenwellenachse ω und bewirkt, daß der Verdrängungskolben
8 die seitlich in die schräggestellte
Ausnehmung 7 mündende Überströmbohrung 10 mit Beginn der Arbeitstaktes
"a" bis zum Ende der Ausschubtakte "b" des Hubkolbens
2 geschlossen (Fig. 1 und 2), jedoch im Ansaugtakt "c"
und Verdichtungstakt "d" geöffnet hält und eine Verbindung
zwischen Hilfsbrennraum 9 und Hauptbrennraum 6 herstellt.
In der in Fig. 1 dargestellten Lage befindet sich der Verdrängungskolben
8 in einer dem Zündzeitpunkt entsprechenden Stellung
ZZP, ebenso der Hubkolben 2 in ZZP. Die strichpunktierten
Linien geben jeweils die OT-Stellungen des Hubkolbens 2 und
Verdrängungskolbens 8 an.
Durch die koaxiale Anordnung der Überströmbohrung 10 zum Hubkolben
2 ist die Strahlrichtung des Zündstrahles orthogonal zum
Kolbenboden 3 des Hubkolbens 2 ausgerichtet.
Im Bereich der hauptbrennraumseitigen Ausmündung 10a der Überströmbohrung
10 ist die Zündkerze 11 vorgesehen.
Die Längsmittelachse "x" des Verdrängungskolbens 8 ist um die
Zylinderlängsmittelachse "y" um den Winkel β von etwa 15-25°
geneigt angeordnet, im dargestellten Beispiel um 20°, während
die Zündkerzenachse "z" zur Zylinderlängsmittelachse "y" einen
Winkel α von etwa 120° einschließt. Die Zündkerze 11 liegt im
Bereich des strichpunktiert angedeuteten Einlaßventils 12 und
der Hilfsbrennraum 9 im Bereich des strichpunktiert angedeuteten
Auslaßventils 13.
In Fig. 2 ist der Hubverlauf des Hubkolbens 2 durch eine
durchgehende Linie A und der Hubverlauf des nockenbetätigten
Verdrängungskolbens 8 durch eine unterbrochene Linie B gekennzeichnet.
Der Verdichtungstakt ist mit "d", der Arbeitstakt mit
"a", der Ausschubtakt mit "b" und der Ansaugtakt mit "c" bezeichnet.
Der Zündzeitpunkt ist mit ZZP, die erste OT-Stellung
bzw. Zünd-OT-Stellung des Hubkolbens 2 mit ZOT, die untere
Totpunktstellung des Hubkolbens mit UT und die zweite obere
Totpunkt-Stellung vor dem Ansaugtakt des Hubkolbens mit ÜOT
gekennzeichnet. Die 180° NW entsprechen einem Nockenwellenwinkel,
in dem der Verdrängungskolben 8 durch den Nocken 14 von
ZOT bis ÜOT (360° Kurbelwellenwinkel) geschlossen gehalten
wird.
Claims (5)
1. Gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit einem eine
Zündkerze aufweisenden Hauptbrennraum und einem Hilfsbrennraum
im Zylinderkopf, mit einer diese beiden Brennräume verbindenden
Überströmbohrung, durch die beim Verdichtungstakt des Hubkolbens
Kraftstoffluftgemisch in den durch einen nockenbetätigten
Verdrängungskolben begrenzten Hilfsbrennraum hineinverdichtet
und im weiteren Verlauf des Verdichtungstaktes durch den gegenüber
dem Hubkolben gegenläufigen Verdrängungskolben aus dem
Hilfsbrennraum in den Hauptbrennraum übergeschoben wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Überströmbohrung (10) koaxial zum Hubkolben (2) angeordnet
ist und in die Nähe der dem Verdrängungskolben gegenüberliegenden
Begrenzungswand 9a des Hilfsbrennraumes (9) einmündet,
daß die Verbindung zwischen der Überströmbohrung (10)
und dem Hilfsbrennraum (9) lediglich zwischen der ersten OT-
Stellung des Hubkolbens (ZOT), in welcher die Zündung erfolgt,
und der zweiten OT-Stellung (ÜOT) durch den Verdrängungskolben
(8) ständig geschlossen ist, daß ferner im hauptbrennraumseitigen
Mündungsbereich der Überströmbohrung die Zündkerze
liegt und die Strahlrichtung des Zündstrahls orthogonal zum
Kolbenboden des Hubkolbens (2) ausgerichtet ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zur Betätigung des Verdrängungskolbens (8) vorgesehene
Nocken (14) sich über einen Nockenwellenwinkel von etwa 180°
unter Beibehaltung eines gleichen radialen Abstandes zur Nockenwellenachse
erstreckt.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Längsmittelachse (x) des Verdrängungskolbens (8) zur
Längsmittelachse des Hubkolbens (y) um den Winkel β von 15° bis
25° geneigt angeordnet ist.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Hubkolben (2) mit seinem gesamten ebenen Kolbenboden
(3) die untere Begrenzung des Hauptbrennraumes (6) bildet.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die obere Begrenzung des Hauptbrennraumes (6) durch eine
zumindest annähernd giebeldachförmige Ausnehmung im Zylinderkopf
(5) gebildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4200952A DE4200952C2 (de) | 1991-02-20 | 1992-01-16 | Gemischverdichtende Brennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4105229 | 1991-02-20 | ||
DE4200952A DE4200952C2 (de) | 1991-02-20 | 1992-01-16 | Gemischverdichtende Brennkraftmaschine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4200952A1 DE4200952A1 (de) | 1992-09-10 |
DE4200952C2 true DE4200952C2 (de) | 1993-11-11 |
Family
ID=25901180
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4200952A Expired - Fee Related DE4200952C2 (de) | 1991-02-20 | 1992-01-16 | Gemischverdichtende Brennkraftmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4200952C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013000986A1 (de) * | 2013-01-22 | 2014-07-24 | Ilja Disterheft | Verfahren zum Betreiben eines Kolbenverbrennungsmotors und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ID27315A (id) * | 1998-05-04 | 2001-03-22 | Cuyuna Engine Company Inc | Mesin multi-bahan bakar |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5438422A (en) * | 1977-08-30 | 1979-03-23 | Toyota Motor Corp | Combustion engine with swirling sub-piston |
US4708096A (en) * | 1986-02-24 | 1987-11-24 | Joseph Mroz | Internal combustion engine |
DE3807841A1 (de) * | 1988-03-10 | 1989-09-21 | Daimler Benz Ag | Gemischverdichtende brennkraftmaschine mit einem haupt- und hilfsbrennraum |
-
1992
- 1992-01-16 DE DE4200952A patent/DE4200952C2/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102013000986A1 (de) * | 2013-01-22 | 2014-07-24 | Ilja Disterheft | Verfahren zum Betreiben eines Kolbenverbrennungsmotors und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
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DE4200952A1 (de) | 1992-09-10 |
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Legal Events
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