DE4324642A1 - Brennraum für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Brennraum für eine Brennkraftmaschine

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Description

Die Erfindung betrifft eine Brennraumkonstruktion für eine Brennkraftmaschine mit einem Direkt-Kraftstoffeinspritzsystem und insbesondere eine Anordnung von Elementen in einem Brennraum der Maschine, um die Schichtverbrennung zu fördern.
Es wird bevorzugt, daß in einem Niedriglastbereich der Brennkraftmaschine ein Kraftstoff-Luft-Gemisch nahe einer Zündkerze in einer späteren Stufe des Verdichtungshubs fett wird, weil die Verbrennung auch dann stabil erfolgt, wenn das Kraftstoff-Luft-Gemisch in der gesamten Zone äußerst mager ist. Der Kraftstoffverbrauch wird somit verbessert.
Um die Schichtverbrennung in dem Niedriglastbereich der Brennkraftmaschine zu verbessern, wurde bereits ein Direkt- Kraftstoffeinspritzsystem vorgeschlagen. Die Brennkraft­ maschine, die ein solches Einspritzsystem hat, wird als Schichtladungs-Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung (DISC) bezeichnet. Bei dem System wird der Kraftstoff von einem in dem Zylinder vorgesehenen Kraftstoffeinspritzer direkt in einen Brennraum des Zylinders eingespritzt.
In dem Brennraum sind ferner ein Einlaßventil und ein Aus­ laßventil angeordnet. Daher ist die Konstruktion für die Anordnung des Kraftstoffeinspritzers durch die Anordnung des Einlaß- und des Auslaßventils beschränkt. Insbesondere bei einer Brennkraftmaschine mit zwei Einlaßventilen und zwei Auslaßventilen in jedem Zylinder ist die Konstruktion für die Anordnung des Kraftstoffeinspritzers noch weiter be­ schränkt, weil in jedem Zylinderkopf zwei Einlaßkanäle und zwei Auslaßkanäle gebildet sind.
Die JP-OS 62-82222 beschreibt eine Schichtladungs-Brenn­ kraftmaschine mit Direkteinspritzung mit vier Ventilen, bei der die Zündkerze zwischen den Auslaßkanälen in einer ge­ neigten Position und ein Kraftstoffeinspritzer zwischen den Einlaßkanälen in einer geneigten Position vorgesehen sind. Bei der JP-OS 63-189614 ist eine Zündkerze in zentraler Lage eines Brennraums in einer vertikalen Position und ein Kraft­ stoffeinspritzer zwischen den Einlaßkanälen in einer ge­ neigten Position vorgesehen.
Bei den konventionellen Brennkraftmaschinen ist eine Düse des Kraftstoffeinspritzers von einer Elektrode der Zündkerze weit entfernt angeordnet. Daher ist es schwierig, ein Kraft­ stoff-Luft-Gemisch nahe der Zündkerze genau zu steuern. In­ folgedessen nimmt die Zündfähigkeit des Kraftstoffs ab, was eine instabile Verbrennung des Kraftstoffs bewirkt.
Da der Kraftstoffeinspritzer in der geneigten Position vor­ gesehen ist, wird ferner der Kraftstoffstrahl auf die Wand des Zylinders gerichtet, und der Kraftstoff wird von der Wand der Zylinders abgekühlt, wodurch der Verbrennungsvor­ gang beeinträchtigt wird.
Wenn die Menge an eingespritztem Kraftstoff zu einem früh­ zeitigen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt erhöht wird, prallt ein Teil des Kraftstoffstrahls direkt auf die Wand des Zylinders auf, was eine Erhöhung der HC-Emission und eine Verringerung der Schmierwirkung an der Zylinderlaufbuchse bewirkt.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Brenn­ raumkonstruktion für eine Brennkraftmaschine mit zwei Ein­ laßventilen und zwei Auslaßventilen in jedem Zylinder, die eine stabile Kraftstoffverbrennung gewährleisten kann, ohne daß eine besondere Einrichtung vorgesehen ist, und die Nachteile, die sich durch die Anordnung eines geneigten Kraftstoffeinspritzers ergeben, beseitigen kann.
Gemäß der Erfindung wird eine Brennraumkonstruktion für eine Brennkraftmaschine bereitgestellt, die einen Zylinderkopf hat, wobei jeder Zylinder der Maschine einen Brennraum, zwei Einlaßventile, zwei Auslaßventile, einen Kraftstoffein­ spritzer und eine Zündkerze aufweist.
Der Kraftstoffeinspritzer ist in dem Zylinderkopf vertikal vorgesehen, so daß eine Düse des Kraftstoffeinspritzers in einer zentralen Position des Brennraums an einem oberen Be­ reich davon liegt, und die Zündkerze ist zwischen Einlaß­ kanälen der Einlaßventile derart angeordnet, daß eine Elek­ trode der Zündkerze nahe der Düse des Kraftstoffeinspritzers liegt.
Die Einlaßkanäle sind parallel zueinander angeordnet. Der Brennraum hat eine konische Ausnehmung, und die Düse des Kraftstoffeinspritzers liegt in der konischen Ausnehmung.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Brennraumkonstruktion eines Zylinders; und
Fig. 2 eine geschnittene Draufsicht auf den Brennraum.
Wie Fig. 1 und 2 zeigen, weist eine Vierventil-Brennkraft­ maschine einen Zylinderblock 1 auf mit einer Zylinderbohrung 1a, einem in der Bohrung 1a vorgesehenen Kolben 2, einem an dem Zylinderblock 1 befestigten Zylinderkopf 3 und einem Brennraum 4. Der Brennraum 4 ist von einer dachförmigen Un­ terseite 3a, die an dem Zylinderkopf 3 gebildet ist, und einem Boden 2a des Kolbens 2 definiert. Die dachförmige Un­ terseite 3a ist in zwei Hälften unterteilt, um im Schnitt wie das Dach eines Hauses geneigt zu sein. Der Boden 2a des Kolbens 2 hat eine kugelförmige Ausnehmung. Die Unterseite 3a ist mit einer Quetschströmungszone 4a verbunden, die an ihrem Außenumfang gebildet ist, der parallel zu dem Außen­ umfang des kugelförmigen Bodens 2a gebildet ist. Eine Aus­ nehmung 3b, die im Schnitt eine konische Gestalt hat, ist an der Oberseite der geneigten Unterseite 3a in einer Position auf der Achse der Zylinderbohrung 1a gebildet. Ein Kraft­ stoffeinspritzer 9 ist an dem Scheitel der Ausnehmung 3b vertikal angebracht. Eine Düse 9a des Kraftstoffeinspritzers 9 liegt zur Ausnehmung 3b hin frei.
Ein Paar von Einlaßkanälen 6 und ein Paar von Auslaßkanälen 8 stehen mit dem Brennraum 4 in Verbindung. Ein Paar von Einlaßventilen 5 und ein Paar von Auslaßventilen 7 sind in dem Zylinderkopf 3 gleitbar angebracht, um die Einlaßkanäle 6 bzw. die Auslaßkanäle 8 zu schließen.
Wie Fig. 2 zeigt, sind die Einlaßkanäle 6 in dem Zylinder­ kopf 3 parallel zueinander gebildet. Eine Zündkerze 10 ist zwischen den Einlaßkanälen 6 in einer um einen Winkel von ca. 60° zu der Vertikalachse des Kraftstoffeinspritzers 9 geneigten Position vorgesehen. Eine Elektrode 10a der Zünd­ kerze 10 liegt in dem Brennraum 4 an einem unteren Bereich der konischen Ausnehmung 3b angrenzend an die Düse 9a des Kraftstoffeinspritzers 9.
In dem System ist eine elektronische Steuereinheit (nicht gezeigt) vorgesehen, um die aus dem Kraftstoffeinspritzer 9 eingespritzte Kraftstoffmenge und den Einspritzzeitpunkt sowie den Zündzeitpunkt der Zündkerze 10 zu steuern, so daß im Niedriglastbereich der Maschine die Schichtverbrennung erzielt werden kann und im Hochlastbereich der Maschine eine homogene Gemischverbrennung erfolgen kann.
Im Niedriglastbereich der Maschine nähert sich das aus dem Einspritzer 9 eingespritzte Kraftstoff-Luft-Gemisch der Elektrode 10a der Zündkerze 10. Somit wird ein fettes Kraft­ stoff-Luft-Gemisch nahe der Elektrode 10a gebildet, wodurch die Schichtverbrennung gewährleistet ist.
Die Elektrode der Zündkerze ist nahe der Düse des Kraft­ stoffeinspritzers angeordnet, so daß fettes Kraftstoff-Luft- Gemisch nahe der Elektrode gebildet wird. Somit wird die Schichtverbrennung mit hoher Zündfähigkeit und Verbrennungs­ stabilität exakt durchgeführt.
Da der Kraftstoffeinspritzer in dem Brennraum vertikal an­ geordnet ist, wird der Kraftstoff in Richtung zur Mitte des Brennraums eingespritzt, ohne auf die Wand des Zylinders auf zutreffen. Somit wird der eingespritzte Kraftstoff von der Wand des Zylinders nicht abgekühlt. Infolgedessen wird der eingespritzte Kraftstoff vollkommen verbrannt, ohne daß der HC-Ausstoß erhöht und die Schmierwirkung an der Zylin­ derlaufbuchse verringert wird.

Claims (3)

1. Brennraum für eine Brennkraftmaschine mit einem Zylin­ derkopf (3), einem Brennraum (4), der von einer dachförmigen Unterseite (3a), die an dem Zylinderkopf (3) gebildet ist, und einem Boden (2a) eines Kolbens (2) definiert ist, zwei Einlaßventilen (5), die in jedem Einlaßkanal (6) des Zylin­ derkopfs (3) vorgesehen sind, und zwei Auslaßventilen (7) in einer zu dem Einlaßventil (5) entgegengesetzten Position, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Kraftstoffeinspritzer (9) in dem Zylinderkopf (3) ver­ tikal vorgesehen ist, so daß eine Düse (9a) des Kraftstoff­ einspritzers (9) in einer zentralen Position des Brennraums (4) an einem oberen Bereich davon liegt, und
eine Zündkerze (10) zwischen den Einlaßkanälen (6) derart angeordnet ist, daß eine Elektrode (10a) der Zündkerze (10) nahe der Düse (9a) des Kraftstoffeinspritzers (9) liegt.
2. Brennraum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßkanäle (6) parallel zueinander relativ zu einer Achse des Zylinders angeordnet sind.
3. Brennraum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner aufweist:
eine konische Ausnehmung (3b) in dem Zylinderkopf (3); wobei die Düse (9a) des Kraftstoffeinspritzers (9) in der konischen Ausnehmung (3b) liegt.
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