DE854282C

DE854282C - Mit Gemischverdichtung und Zeitpunktfremdzuendung arbeitende Viertakt- oder Zweitakt-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE854282C
Application number: DED2334D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr-Ing Glamann; Friedrich Dipl-Ing Nallinger
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1937-08-06
Filing date: 1937-08-06
Publication date: 1952-11-04
Also published as: CH212004A; GB505332A; FR841773A

Description

Mit Gemischverdichtung und Zeitpunktfremdzündung arbeitende Viertakt- oder Zweitakt-Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft Viertakt- oder Zweitakt-Brennkraftmaschinen, die mit Gemischverdichtung und Zeitpunktfremdzündung arbeiten, insbesondere solche großer Leistung. Die Gemischbildung erfolgt bei diesen Maschinen durch Einspritzung leicht flüchtigen Kraftstoffes in den Arbeitszylinder. Im Falle einer Viertaktmaschine wird der Kraftstoff zu Beginn des Saughubes nach Abschluß des Auslaßorgans und im Falle einer Zweitaktmaschine bei Beginn des Verdichtungshubes nach Abschluß der Auslaßschlitze eingespritzt.
Durch die Erfindung soll in erster Linie die Aufgabe gelöst werden, das Klopfen der Maschine zu verhüten. Vermutlich besteht die wesentliche Ursache des Klopfens in einer ungleichmäßigen Verteilung des Brennstoffes im Brennraum zur Zeit der Zündung. Wie sich gezeigt hat, ist eine gleichmäßige Brennstoffverteilung und Anreicherung der Verbrennungsluft mit Brennstoff durch eine einzige Brennstoffdüse nicht möglich, indem immer noch im Brennraum, hauptsächlich in der im Einspritzschatten nahe der Düsenmündung liegenden Zone, ein sogenanntes magereres Brennstoff-Luft-Gemisch vorhanden ist, wodurch eine stoßartige Verbrennung verursacht wird.
Die Lösung der Erfindungsaufgabe besteht darin, daß in der Nähe des inneren Totpunktes am Brennraum eine Einspritzdüse und eine Zündkerze einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind und der im Einspritzschatten liegende Teil des Brennraumes durch eine auf der Zündkerzenseite angeordnete zweite Einspritzdüse mit Kraftstoff versorgt wird. Mit anderen Worten: es sollen erfindungsgemäß mindestens zwei Brennstoffeinspritzdüsen und eine Zündkerze vorgesehen sein, welch letztere eine dieser Einspritzdüsen diametral gegenüberliegt, wobei die andere Einspritzdüse so angeordnet ist, daß der in unmittelbarer Nähe der Düsenmündung der ersteren liegende Zylinderraum von Einspritzstrahlen bestrichen wird.
Eine weitere Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß eine der zweiten Einspritzdüse diametral gegenüberliegende zweite Zündkerze vorgesehen ist.
Bei Viertaktmaschinen mit im Zylinderdeckel hängend angeordneten Ein- und Auslaßventilen wird zweckmäßig die auf der Auslaßseite angeordnete Einspritzdüse unter einem Winkel von 2o°, die auf der Saugseite angeordnete Einspritzdüse unter einem Winkel von 15 bis 45° gegen die Zylinderkopfinnenwand geneigt einspritzen.
Der allgemeine Erfindungsgedanke besteht also darin, mehrere Einspritzdüsen, mindestens zwei, derart anzuordnen, daß ihre Einspritzstrahlen den Brennraum restlos bestreichen, so daß also an keiner Stelle eine Zone mit einem magereren Brennstoff-Luft-Gemisch entsteht.
Durch die gleichmäßige Anreicherung der Verdichtungsluft mit Brennstoff wird auch eine günstigere Verbrennung erzielt, was sich in der Weise auswirkt, daß die Brennkraftmaschine bei gleich großer Leistung mit einem außerordentlich geringen Brennstoffverbrauch betrieben werden kann.
Der Gedanke, eine möglichst gleichmäßige Verteilung und Anreicherung des Brennstoffgemisches zu erzielen, ist an sich bei Dieselmaschinen bereits bekannt. Es war aber nicht naheliegend, den Gedanken auf mit Fremdzündung arbeitende Maschinen zu übertragen, da die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe einer Verringerung der Klopfneigung der Maschinen für die bekannten Dieselmaschinen bedeutungslos ist.
In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen mit je zwei Ein- und Auslaßventilen, zwei Zündkerzen und zwei Einspritzdüsen ausgestatteten Brennkraftmaschinenzylinder im Längsschnitt, Abb. 2 einen Querschnitt durch den Zylinder nach Abb. i, Abb.3 ein Lineardiagramm für eine Viertaktmaschine und Abb.4 ein Lineardiagramm für eine Zweitaktmaschine.
In den Abb. i und 2 kennzeichnen a den Zylinderraum, b und b' je eine Einspritzdüse, c und c' je eine Zündkerze, d, d' Einlaß- und e, e' Auslaßventile. Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel liegen jeweils eine Einspritzdüse und eine Zündkerze diametral einander gegenüber, und es sind die Einspritzdüsen und Zündkerzen jeder Zylinderseite nahe nebeneinander angeordnet (Abb. 2). Weiterhin liegt jeweils eine Zündkerze einer Einspritzdüse derart gegenüber, daß die Zündelektroden der Kerzen von einem Brennstoffstrahl unmittelbar getroffen werden, wie z. B. die Abb. i, Bezugszeichen f zeigt. Weitere Brennstoffstrahlen g der Einspritzdüsen sind vorzugsweise gegen die den Einspritzdüsen zunächstliegenden Ventile gerichtet, an welchen der Brennstoff verdampft und dadurch die Ventile kühlt. Weitere Brennstoffstrahlen sind so über den Brennraum verteilt, daß der ganze Brennraum gleichmäßig mit Brennstoff versorgt und evtl. auch der Kolben durch den aufgespritzten und dort verdampfenden Brennstoff gekühlt wird. Wie die Abb. 2 zeigt, erzeugen die beiden Einspritzdüsen ein dichtes Netz von sich kreuzenden Brennstoffstrahlen, welches die Bildung von den Verbrennungsvorgang schädlich beeinflussenden Magergemischzonen ausschließt. Es können die Brennstoffstrahlen im Rahmen der Erfindung sich kreuzen oder einander treffen. Insbesondere ist dafür zu sorgen, daß die den Einspritzdüsenmündungen benachbarten Zonen des Brennraumes wirksam mit Brennstoff angereichert werden. Durch die Doppelanordnung der Kerzen wird weiterhin bewirkt, daß die Zündung an zwei gegenüberliegenden Kerzen gleichzeitig einsetzt und die Explosionsdruckwellen sich in der Brennraummitte über dem Kolben treffen. Auf diese Weite wird der Kolben günstig zentral beansprucht. Sind zwei Ein- und Auslaßventile vorgesehen, wie z. B. in Abb.2 durch die Bezugszeichen d, d' bzw. e, e' angedeutet ist, so ist Sorge zu tragen, daß alle vier Ventilkörper von kühlenden Brennstoffstrahlen getroffen werden.
Zweckmäßig wird die Brennkraftmaschine in solcher Weise betrieben, daß noch während des Ansaugehubes, und zwar knapp nach Schluß der Auslaßöffnung, eingespritzt wird, wobei sich die Ein- und Auslaßzeiten zweckmäßig überschneiden.
Die Abb. 3 zeigt das Diagramm für Viertaktbetrieb. Es entpricht die Linie X-X zwei vollen Umdrehungen der Kurbelwelle mit dem Arbeitshub I, dem Ausschubhub II, dem Ansaugehub III und dem Verdichtungshub IV. To bezeichnet jeweils die obere und Tu die untere Totlage des Arbeitskolbens. A' kennzeichnet das Öffnen und A" das Schließen des Auslasses. Entsprechend kennzeichnet E' das Öffnen und E" das Schließen des Einlasses. Bei Z erfolgt die Zündung durch den überspringenden Funken.
Wie die Abb. 3 zeigt, überschneiden sich die Aus-und Einlaßperiode im Bereich x des oberen Totpunktes zwischen dem Ausschubhub 1I und dem Ansaugehub III. In dem Augenblick, in welchem die Auslaßöffnung bei A" geschlossen wird, setzt der Einspritzvorgang bei S' ein und endigt z. B. bei S". Durch die Überschneidung x wird eine gute Spülwirkung erzielt. Ein Verlust an Brennstoff ist infolge der späten Einspritzung derselben ausgeschlossen. Es kann der Einspritzvorgang auch später beginnen und früher oder später endigen als durch die Abb.3 angedeutet ist. Der Grenzfall des Einspritzbeginns ist gegeben, wenn der Einspritzvorgang unmittelbar vor dem Schließen der Auslaßöffnung erfolgt. Wieweit dies ohne Brennstoffverlust möglich ist, hängt von der Art des benutzten Spülverfahrens ab bzw. davon, welchen Weg die eingespritzten Brennstoffteilchen, durch die Spülluft mitgerissen, von der Einspritzdüse bis zur Auslaßöffnung zurückzulegen haben. Wesentlich ist, daß der Brennstoff nicht mehr durch die geöffnete Auslaßöffnung in den Auspuff gelangen kann.
Die Abb. 4 zeigt das Diagramm für Zweitaktbetrieb. In dieser Figur entspricht die Linie X-X einer Umdrehung der Kurbelwelle und die Auslaßzeiten A', A" bzw. die Einlaßzeiten E', E" werden symmetrisch zum unteren Totpunkt Tze zwischen Expansionshub I und Verdichtungshub 11 durch den Kolben gesteuert. DieBrennstoffeinsl>ritzung S'bisS" vollziehtsich ebenfalls nach Schluß der Auslaßöffnung, und die Zündung erfolgt bei Z.
Besondere Umstände können es zweckmäßig erscheinen lassen, die Brennstoffeinspritzdüsen zur Zylinderachse, vorzugsweise nach unten geneigt, anzuordnen. Als beste Anordnung hat sich erwiesen, daß die an der Ansaugeseite des Zylinders angeordnete Brennstoffeinspritzdüse einen Winkel von etwa 20' mit der Zylinderachse einschließt, während für die auf der Auspuffseite liegende Einspritzdüse eine Neigung zwischen 15 bis 45° zu wählen ist. Eine Neigung von 45° hat sich als besonders günstig erwiesen. Zweckmäßig kann im Rahmen der Erfindung weiterhin sein, die Düsenmündungen vor dein hohen Explosionsdruck und vor der heißen Explosionsflamme zu schützen, um das Spritzbild der Düsen nach Möglichkeit stets genau gleich zu halten. Dies geschieht in einfacher Weise dadurch, daß man die Düsenmündungen so tief unter dem oberen Kolbentotpunkt anordnet, daß der Kolben im Augenblick der Zündung die Düsenmündungen überdeckt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Mit Gemischverdichtung und Zeitpunktfremdzündung arbeitende Viertakt- oder Zweitakt-Brennkraftmaschine, insbesondere großer Leistung, bei der die Gemischbildung durch Einspritzung leicht flüchtigen Kraftstoffes in den Arbeitszylinder erfolgt, und zwar der Kraftstoff im Falle einer Viertaktmaschine zu Beginn des Saughubes nach Abschluß des Auslaßorgans und im Falle einer Zweitaktmaschine bei Beginn des Verdichtungshubes nach Abschluß der Auslaßschlitze eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des inneren Totpunktes am Brennraum eine Einspritzdüse und eine Zündkerze einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind und der im Einspritzschatten liegende Teil des Brennraumes durch eine auf der Zündkerzenseite angeordnete zweite Einspritzdüse mit Kraftstoff versorgt wird. z. Brennkraftmaschine nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine der zweiten Einspritzdüse diametral gegenüberliegende zweite Zündkerze. 3. Viertakt-Brennkraftmaschine mit im Zylinderdeckel hängend angeordneten Ein- und Auslaßventilen nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Auslaßseite angeordnete Einspritzdüse unter einem Winkel von 20° und die auf der Saugseite angeordnete Einspritzdüse unter einem Winkel von 15 bis 45° gegen die Zylinderkopfinnenwand geneigt einspritzt. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 534 857, 602 232.