DE69006435T2

DE69006435T2 - Dieselbrennkraftmaschine mit Vorkammer.

Info

Publication number: DE69006435T2
Application number: DE90115379T
Authority: DE
Inventors: Giovanni Maiorana
Original assignee: Fiat Auto SpA
Current assignee: Fiat Auto SpA
Priority date: 1989-09-11
Filing date: 1990-08-10
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2010-08-11
Also published as: EP0417483A1; US5033430A; BR9004647A; DE69006435D1; EP0417483B1; IT8967754A0; ES2048910T3; IT1232438B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Dieselmotoren mit indirekter Einspritzung des im Oberbegriff des Anspruches 1 bezeichneten Typs.
Ein Dieselmotor dieses Typs ist aus der DE-A-1 751 189 bekannt.
FR-A-1034496 beschreibt ebenfalls einen Motor mit allen Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1, mit Ausnahme der Ausbildung der Vorverbrennungskammer, die der eines geraden Zylinders entspricht, dessen Achse parallel zur unteren Flasche des Zylinderkopfes liegt. Darüber hinaus ist bei dem in diesem Dokument beschriebenen Motor die Hauptverbrennungskammer vollständig im Zylinderkopf ausgebildet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Motor des oben beschriebenen Typs zu schaffen, welcher eine äußerst effiziente Verbrennung ermöglicht und gleichzeitig kompakt und von einfachem und zuverlässigem Aufbau ist.
Um diese Aufgabe zu lösen, ist der Gegenstand der Erfindung ein Motor des zu Beginn der vorliegenden Beschreibung bezeichneten Typs, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptverbrennungskammer zumindest teilweise in der Fläche des Zylinderkopfes ausgebildet ist, die dem Zylinder zugewandt ist, wobei der Überströmkanal einen durch eine ebene Wand und eine gekrümmte Wand definierten halbkreisförmigen Querschnitt hat, wobei ferner die ebene Wand in dem der Vorverbrennungskammer nächstgelegenen Anfangsabschnitt des Überströmkanals die Achse der zylindrischen Vorverbrennungskammer enthält und die ebene Wand des verbleibenden Abschnittes des Überströmkanals zur Achse der Vorverbrennungskammer hin abgewinkelt ist.
Die Anwendung der Erfindung ist insbesondere (wenn auch nicht ausschließlich) dann vorteilhaft, wenn dem Zylinder zwei oder mehr Einlaßventile zugeordnet sind. In jedem Fall hat die dem Zylinder zugewandte Fläche des Zylinderkopfes einen ausgehöhlten Bereich von kreisförmigem oder mehrbögigem Umfang, in den die Einlaß- und Auslaßkanäle münden. Der Zweck dieses ausgehöhlten Bereiches ist, zu verhindern, daß die Ventile über die untere Fläche des Zylinderkopfes überstehen, nachdem sie in diesen eingebaut worden sind, so daß der Zylinderkopf mit den eingebauten Ventilen zum Zwecke einer beliebigen Handhabung während der Montage des Zylinderkopfes, die automatisiert sein kann, auf Transporteinrichtungen mit Rollen oder Bändern oder auf Paletten transportiert werden kann. Das Vorhandensein des ziemlich ausgedehnten ausgehöhlten Bereiches in der dem Zylinder zugewandten Fläche des Zylinderkopfes bedeutet, daß, um die Form der Verbrennungskammer zu rationalisieren, ein Kammerbereich mit einem entsprechend passenden Profil an der Oberseite des Kolbens ausgebildet sein kann. Infolgedessen hat die Hauptverbrennungskammer ganz allgemein eine weite, flache und nicht sehr kompakte Konfiguration.
Die Tatsache, daß gemäß der Erfindung die Symmetrieebene der Vorverbrennungskammer und deren Einlaßkanal tangential zur Zylinderachse sind, ermöglicht die beste Nutzung der Luft in der Hauptverbrennungskammer. Da die aus dem Überströmkanal austretenden Gase bezüglich der Achse des Zylinders tangential ausgerichtet sind, können sie in der Tat einen Wirbel erzeugen, welcher ihre Mischung mit der Luft in der Hauptkammer infolge ihres im Winkel wirkenden Impulses optimiert.
Im speziellen Fall eines Zylinders mit zwei Einlaßventilen und einem Auslaßventil ist gemäß der Erfindung das Auslaßventil mit seiner Achse in der Nähe der Symmetrieebene der Vorverbrennungskammer sowie deren Überströmkanals angeordnet, während die Achsen der beiden Einlaßventile in einer Ebene liegen, die im wesentlichen parallel oder mit einer beliebigen, nicht großen Neigung zur Symmetrieebene der Vorverbrennungskammer liegt, die ihrerseits tangential zur Zylinderachse ist.
Die oben beschriebene Anordnung ermöglicht es einerseits, daß die Vorverbrennungskammer auf die vorteilhafteste Weise angeordnet wird, und schafft gleichzeitig eine Einlaßleitung mit ziemlich großen Abmessungen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen klar, die lediglich ein die Erfindung nicht beschränkendes Beispiel darstellen; sie zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch einen Teil des Motors entlang der Schnittlinie I-I in Fig. 2;
Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1;
Fig. 3 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie III-III in Fig. 1;
Fig. 4 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3;
Fig. 5 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie V-V in Fig. 1.
In den Zeichnungen ist ein Dieselmotor mit indirekter Einspritzung allgemein mit 1 bezeichnet und umfaßt einen Zylinderblock 2, der eine Reihe von hintereinander angeordneten Zylindern 3 enthält. Die Schnittansicht der Fig. 1 verläuft in einer Ebene, die senkrecht zu der Ebene liegt, die die Achsen der Zylinder des Motors enthält; sie enthält ihrerseits die Achse eines der Zylinder. Ein Kolben 4 ist im Zylinder 3 verschiebbar angeordnet, wobei lediglich sein oberer Teil in der Zeichnung sichtbar ist.
Ein Zylinderkopf 5 ist mittels Bolzen (nicht dargestellt) am Zylinderblock 2 befestigt und hat eine untere Fläche 5a, die den Zylindern 3 zugewandt ist. In Zuordnung zu jedem Zylinder weist der Zylinderkopf 5 jeweils einen Auslaßkanal 6 auf, welcher sich von einer Seitenwand 7 des Zylinderkopfes bis zu der dem Zylinder zugewandten Fläche 5a erstreckt, sowie zwei Einlaßkanäle 8, 9, die in die Fläche 5a münden und Verzweigungen eines Einzelkanals 10 darstellen (Fig. 3), die sich von einer von der Seitenwand 7 abgewandten Seitenwand 11 des Zylinderkopfes aus erstreckt. Die Fläche 5a des Zylinderkopfes 5 hat einen den Enden des Auslaßkanals 6 und der Einlaßkanäle 8, 9, die in die Fläche 5a münden, zugeordneten ausgehöhlten Bereich 12. Der ausgehöhlte Bereich 12 hat eine dreibögige Umfangsform, die in Fig. 2 mit 12a bezeichnet ist. Die dem Auslaßkanal 6 und den Einlaßkanälen 8, 9 zugeordneten Teller des Auslaßventils 13 und der Einlaßventile 8a, 9a sind in dieser Zeichnung ebenfalls sichtbar. Der ausgehöhlte Bereich 12 bringt es mit sich, daß auch nach dem Einbau der Ventile deren Teller nicht über die Fläche 5a überstehen. Das ermöglicht es, daß der Zylinderkopf mit den eingebauten Ventilen auf verschiedenen Arten von Transporteinrichtungen (beispielsweise mit Rollen oder Bändern) während der Montage des Zylinderkopfes transportiert werden kann. Gleichzeitig bildet der ausgehöhlte Bereich 12 eine Ausnehmung, die einen Teil der dem jeweiligen Zylinder 3 zugeordneten Hauptverbrennungskammer bildet. Der restliche Teil der Verbrennungskammer wird durch eine Ausnehmung 14 gebildet, die an der Oberseite des Kolbens 4 ausgebildet ist und eine Umfangsform 14a hat, die in Fig. 2 strichpunktiert dargestellt ist. Die Ausnehmung 14 schließt auch einen noch weiter ausgenommenen Bereich 15 ein, welcher einen Einlaßkanal für die die Vorverbrennungskammer verlassenden Gase bildet, wie im einzelnen nachfolgend beschrieben wird.
In Zuordnung zu jedem Zylinder weist der Zylinderkopf 5 jeweils einen Durchgang 16 auf, welcher sich von der Seitenwand 11 bis zur unteren Wand 5a erstreckt. Der Durchgang 16 dient als Sitz für einen Einsatz 17 mit einem inneren Hohlraum 18, welcher die Vorverbrennungskammer bildet. Der obere Teil des Einsatzes 17 dient als Sitz für eine Einspritzeinrichtung 19. Gemäß der Erfindung hat die Vorverbrennungskammer eine zylindrische Konfiguration mit kegelstumpfförmigen oberen und unteren Enden. Der untere Teil des im Einsatz 17 ausgebildeten Hohlraumes bildet außerdem den Gasüberströmkanal, welcher die Vorverbrennungskammer 18 mit der Hauptverbrennungskammer in Verbindung setzt. Der Überströmkanal (mit 20 bezeichnet) hat einen halbkreisförmigen Querschnitt (Fig. 5), der durch eine ebene Wand und eine gekrümmte Wand gebildet wird. In dem der Vorverbrennungskammer 18 nahen Abschnitt des Kanals 20 enthält die ebene Wand die Achse der zylindrischen Vorverbrennungskammer 18. In dem anschließenden Abschnitt ist die ebene Wand jedoch zu dieser Achse hin abgebogen, so daß sie einen kleineren Winkel zu der Ebene der Fläche 5a des Zylinderkopfes bildet.
Es ergibt sich aus den beigefügten Zeichnungen, daß die Vorverbrennungskammer 18 und der daran anschließende Überströmkanal 20 eine Symmetrieebene 21 haben, die tangential zur Achse 22 des Zylinders steht (siehe insbesondere Fig. 2)
Diese Anordnung bedingt die zu Beginn der vorliegenden Beschreibung erwähnten Vorteile. Darüber hinaus ist die Achse 23 (Fig. 2) des Auslaßventils in der Nähe der Symmetrieebene 21 der Vorverbrennungskammer 18 sowie des Überströmkanals 20 gelegen. Die beiden Einlaßkanäle sind hingegen mit ihren Achsen 24, 25 in einer Ebene angeordnet, die nicht stark gegenüber der Ebene 21 geneigt ist (d.h. um weniger als 45º geneigt) . Diese Anordnung unterscheidet sich erheblich von der herkömmlichen Lösung, wie sie für einen Zylinder mit einem Auslaßventil und zwei Einlaßventilen verwendet wird. Bei der herkömmlichen Lösung ist das Auslaßventil so angeordnet, daß seine Achse in der Diametralebene des Zylinders liegt, welche mit der Symmetrieebene der Verbrennungskammern zusammenfällt, während die beiden Einlaßventile zu den beiden Seiten der Vorverbrennungskammer angeordnet sind, wobei deren Achsen in einer senkrecht zur Symmetrieebene liegenden Ebene angeordnet sind. Diese herkömmliche Anordnung benachteiligt jedoch die Einlaßkanäle, da diese nicht mit ausreichend großen Abmessungen versehen sein können.
Die oben beschriebene Anordnung, die im Falle der vorliegenden Erfindung angewendet wird, erlaubt es jedoch, die Vorverbrennungskammer in geeigneter Weise anzuordnen und gleichzeitig dem Einlaßkanal großzügige Abmessungen zu geben.
In Fig. 1 ist die der Vorverbrennungskammer 18 zugeordnete Glühkerze schematisch mit 26 bezeichnet.

Claims

1. Dieselmotor mit indirekter Einspritzung, umfassend:

einen Zylinderblock (2) mit wenigstens einem Zylinder (3)

einen Zylinderkopf (5), welcher auf dem Zylinderblock (2) montiert ist;

jeweils eine jedem Zylinder (3) zugeordnete Hauptverbrennungskammer (12, 14, 15)

wenigstens einen Einlaßkanal (8, 9) und wenigstens einen Auslaßkanal (6), die jeweils mit Einlaßventilen (8a, 9a) sowie Auslaßventilen (13) versehen sind und die im Zylinderkopf (5) jeweils mit Zuordnung zu jedem Zylinder (3) ausgebildet sind und in die Fläche (Sa) des Zylinderkopfes (5) münden, welche dem Zylinder (3) zugewandt ist;

jeweils eine dem jeweiligen Zylinder (3) zugeordnete, im Zylinderkopf (5) ausgebildete Vorverbrennungskammer (18) die jeweils eine Einspritzeinrichtung (19) und jeweils eine Glühkerze (26) aufnimmt, und die einen Überströmkanal (20) umfaßt, welcher die Vorverbrennungskammer (18) mit der Hauptverbrennungskammer (12, 14, 15) in Verbindung setzt;

wobei die Vorverbrennungskammer (18) und deren Überströmkanal (20) eine Symmetrieebene (21) haben, die tangential zu einem imaginären Zylinder liegt, welcher die gleiche Achse wie der Zylinder (3) hat,

und wobei die Vorverbrennungskammer (18) eine zylindrische Ausbildung mit kegelstumpfförmigen Enden aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptverbrennungskammer (12, 14, 15) zumindest teilweise in der Fläche (5a) des Zylinderkopfes (5) ausgebildet ist, die dem Zylinder (3) zugewandt ist, wobei der Überströmkanal (20) einen halbkreisförmigen Querschnitt hat, welcher durch eine ebene Wand und eine gekrümmte Wand gebildet wird, wobei die ebene Wand in dem der Vorverbrennungskammer nahen Anfangsabschnitt des Überströmkanals (20) die Achse der zylindrischen Vorverbrennungskammer enthält und wobei die ebene Wand des restlichen Abschnittes des Überströmkanals (20) zur Achse der Vorverbrennungskammer hin abgeknickt ist.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Zylinder zwei Einlaßkanäle (8, 9) und ein Auslaßkanal (6) zugeordnet sind, und daß die Achse (23) des Abgasventils (13) nahe der Symmetrieebene (21) der Vorverbrennungskammer (18) und des Überströmkanals (20) liegt, wobei die Achsen (24, 25) der beiden Einlaßventile (8a, 9a) in einer Ebene angeordnet sind, die im wesentlichen parallel oder um weniger als 45º zur Symmetrieebene (21) geneigt ist.

3. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einlaßkanäle (8, 9) Verzweigungen eines Einzelkanals (10) sind, der sich von einer Seitenwand (11) des Zylinderkopfes aus erstreckt, wobei die Seitenwand (11) diejenige ist, in der ein Durchgang (16) ausgebildet ist, welcher den Sitz für einen Einsatz (17) mit einem die Vorverbrennungskammer (18) bildenden inneren Hohlraum darstellt.