DE966642C

DE966642C - Einspritzbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE966642C
Application number: DED15567A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinrich Hoffmann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1953-07-25
Filing date: 1953-07-25
Publication date: 1957-08-29

Description

Einspritzbrennkraftmasdiine Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzbrenaraftmaschine mit einem vom Kolbenboden begrenzten Brennraum*, bei welchem der Kolbenboden mit spIralförmig gebogenen Erhöhungen bzw. Vertiefungen Versehen ist, durch welche die im Brennraum verdichtete Luft verwirbelt und dadurch mitdem in den Brennraum eingespeitzten Brennstoff gemischt wird.
Eine derartige Maschine gewährleistet eine intensive Mischung des Brennstoffes mit der im Zylin-derraum verdichteten Luft, indem diese durch die spiralförmig gebogenen.Erhöhungen bzw. Vertiefungen in eine sich drehende Bewegung versetzt wird.
Die Erfindung bezweckt eine Weiterbildung und Verbesserung einer derartigen Maschine und besteht im wesentlichen darin, daß der Brennraum durch eine nach dem Kolbenrand auslaufende Mulde im Kolbenboden und die Erhöhungen durch an sich bekannte spiralförmige Rippen innerhalb der Mulde gebildet werden und im Kern der Spirale ein mittler,L--, zur Zylinderachse zentrischer oder exzentrischer Raumteil der Kolbenmulde ohne spiralförmige Erhöhungen und Vertiefungen ausgeführf ist, in welche im oberen Kolbentotpunkt die Einsp ritzdüse bzw. eine Vorkammer in an sich bekannter Weise hineinragt.
Bei bekannten Maschinen mit spiralfö.rm-igen Rippen auf dem Kolbenboden erstrecken sich diese in wachsender oder gleicher Höhe bis an den Zylinderumfang; da jedoch im Verdichtungshub des Kolbens infolge der Verdrängerwirkung der Rippen eine gewisse nach außen gerichtete Strömungskomponente entsteht, reichert sich der Brennstoff zu einem großen Teil in den Umfangspartien an und kommt hierbei mit den Zylinderwandungen in Berührung. Es besteht daher die Gefahr, daß die Maschine der bekannten Ausführungen zu einem Auswaschen der Zylinderwandungen durch den Brennstoff bzw. zu einem Ablagern von Rückständen an der Zylinderwand neigen. Außerdem ergibt sich eine ungünstig zerklüftete Form sowie ein verhältnismäßig großes Volumen des Bi#ennraumes.
Demgegenüber wird durch die Erfindung infolge des nach außen ansteigenden Kolbenbodens und der Abschirmung der Zylinderwandungen durch den erhöhten Kolbenrand ein unmittelbares Auftreffen auf die Zylinx1erwand und Anreichern von Brennstoff im Bereiche derselben vermieden. Das Brennstoff-Luft-Gemisch wird sich daher im wesentlichen innerhalb der Kolbenvertiefung konzentrieren, wodurch in Verbindung mit den spiralförmigen Rippen sowohl die Mischung als auch der Wärmezustand des in der Kolbenvertiefung gebildeten Gemisches wesentlich verbessert wird. Der Anteil der Restluft, die sonst nicht genügend zur Verbrennung herangezogen wird, kann vermindert und der Motor mit geringerem Luftüberschuß bzw. höherer spezifischer Leistung rauchfrei betrieben werden. Gleichzeitig wird das sogenannte Nagelgeräusch wesentlich vermindert.
Vorzugsweise haben die Rippen eine der Höhe des unvertieften KolbenTandes'entsprechende Höhe, so daß sie im oberen Kolbentotpunkt dicht an den Zylinder herantreten. Hierdurch kann die im Brennraum befindliche Luft - in voller Höhe von den Rippen erfaßt werden.
In einer zweckniäßigen Ausführungsform der Erfindung ist ferner bei Verwendung einer Vorkammer oder Dü.se mit auf den Umfang verteilten Austritts- oder Düsenöffnungen jeder dieser Öff- nungen ein spiralförmiger Sektor zugeordnet, wobei die Öffnungen der in die Kolbenvertiefung liineinragenden Vorkammer oder Düse im wesentlichen radial oder schräg hierzu, etwa in Richtung der spiralförmigen Sektoren, gerichtet sind.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. i einen Achsschnitt durch den Hauptbrennraum einer Vorkaimnermaschine nach Linie i-i der Fig.:2, Fig. 2 einen Schnitt durch Fig. i nach Linie 2-2 der Fig. i, Fig- 3 einzelne ül>ereinander gezeichnete Schnitte nach Linie a-a, b-b und c-c der Fig. 2 und Fig. 4 einen der Fig. :2 entsprechenden waagerechten Schnitt, jedoch, mit exzentrisch angeordneter Verkammer.
In Fig. i ist i o der ZylinderbIlock, in welchem der Kolben i i derart auf und ab gleitet, daß er im oberen Kolbentotpunkt, wie in Fig. i dargestellt, nahe an die den. Zylinderraum abschließende Wandung des Zylinderkopfes 12 herantritt. In dem z. B. wassergekühlten Zylinderkopf ist, Z. B. zwischen vier im Kreise angeordneten Ventilen, eine Vorkammer 13 angeordnet, welche nach dem Hauptbrennraum zu in einen kanalförmigen Teilraum 14 übergeht, der durch einen Einsatz 15 gebildet wird und welcher durch einzelne, auf den Umfang verteilt-" im wesentlichen radial gerichtete ,Öffnungen 16 mit dem Hauptbrennraum in Verbindung steht. Durch eine Einspritzdüse 17 wird der Brennstoff in die Vorkammer in an sich bekalinter Weist eingespritzt. Der Hauptbrennraum wird durch eine Mulde 18 im Kolbenboden. gebildet, welche nach dem unvertieften Kolbenrand ig flach ausläuft und im vertieften mittleren Teil 2o den im oberen, Kolbentotpunkt in den Zylinderraum hineinragenden Vorkammereinsatz 15 aufnimmt. Um diesen zentralen Raum:2o herum ist der Kolbenboden innerhalb der Kolbenmulde 18 mit Rippen 2,1 versehen, welche eine solche Höhe haben, daß ihre Oberkanten in Höhe des unvertieften Kolbenrandes ig liegen. Die Rippen sind im Grundriß gesehen spiralförrnig gebogen, wobei sie etwa radial oder unter einem mehr oder weniger hiervon abweichenden Winkel #vom Umfang des den Kern der Spiralen bildenden mittleren Raumes 2o ausgehen. Zweckmäßig ist jedem der durch die Rippen 21 gebildeten, auf den Umfang verteilten (z. B. acht) spiralförmigen Sektoren 2:2, je eine Austrittsöffnung 16 der Vorkaminer angeordnet. Die spiralförmigen Sektoren 22 werden hierbei entsprechend der nach außen flach auslaufenden Kolbenmulde nach dem Umfang des Kolbens zu bei gleichzeitig wachsender Breite allmählich flacher, bis sie in der Nähe des Kolbenumfanges in den unvertieften Kolbenrand ig übergehen, wie auch die einzelnen Querschnitte, in Fig. 3 zeigen.
Bei der Ausführung nach Fig- 4, die hauptsächlich für kleinere Maschinen bestimmt ist, ist die Vorkammer, z. B. neben zwei im Zylinderkopf befindlichen Ventilen, exzentrisch zur Zylinderachse angeordnet, wobei sie parallel zur Zyl ' inderachse oder z. B. schräg nach unten gegen die Zylinderachse zu geneigt.sein kann-. Der Einsatz 15 ist wieder mit einzelnen öffnungen 16 versehen, die in den zentralen Raum 2o in solcher Anzahl (z. B. acht) ausmünden, daß jedem der von den Rippen 21 gebildeten spiralförmigen Sektoren 2:2 eine Öffnung zugeordnet ist. Die Öffnungen sind in diesem Falle schräg zur radialen Richtung, und zwar etw#i entsprechend den spiralförmigen Sektoten mehr oder wbniger tangential gerichtet, können aber auch gegebenenfalls radial gerichtet sein.
Die Anzahl der Rippen kann beliebig sein bzw. der Größe der Maschine entsprechend gewählt werden. Auch braucht die Anzahl der Austrittsöffnungen nicht unbedingt mit derjenigen der SelEtoren übereinzustimmen. Beispielsweise kann auch der Vorkammerinhaltdurch einen ringförmigen Schlitz in den Hauptbrennratim ausgeblasen werden. Der mittlere Raum 2o kann, insbesondere bei axial gerichteter oder stark schräger Einspritzung des Brennstoffes bzw. des Vorkammerinhaltes in den Hauptbrennraum, stärker vertieft als die äußeren, mit spiraligen Rippen versehenen Teile des Hauptbrennratimes sein. Auch brauchen die Rippen nicht bis in die Höhe des Kolbenrandes zu reichen, so daß der Brennstoff über die Rippen hinweg in die äußeren Teile des Hauptbrennraumes gespritzt wird.
Die Erfindung ist hauptsächlich für Fahrzeug-Dieselmaschinen von Bedeutung, kann jedoch auch bei anderen Maschinen zur Anwendung kommen.

Claims

PATEN TANS PR ÜC HE: i. Einspritzbrennkraftmaschine mit einem vom Kolbenboden begrenzten Brennraum, bei welcher der Kolbenboden mit spiralförmig ge- bogenen Erhöhungen bzw. Vertiefungen versehen ist, durch welche die im Brennraum verdichtete Luft verwirbelt und dadurch mit dem in den Brennraum eingespritzten Brennstoff gemischt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum durch eine nach dem Kolbenrand vorteilhaf t flach auslaufende Mulde im Kolbenboden und die Erhöhungen durch an sich bekannte spiralförmige Rippen innerhalb der Mulde ge- bildet werden und im Kern der Spirale ein mittlerer zur Zylinderachse zentrischer oder .exzentrischer Raumteil der Kolbenmulde ohne spiralförmige Erhöhungen und Vertiefungen ausgeführt ist, in welche im -oberen Kolbentotpunkt die Einspritzdüse bzw. eine Vorkammer in an sich bekannter Weise hineinragt. :2. Brennkraftmaschine nach Anspruch, i, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen eine der Höhe des unvertieften Kolbenrandes entsprechende Höhe haben, so daß sie im oberen Kolbentotpunkt dicht an den Zylinderkopf herantreten. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Vorkammer oder Düse mit auf den Umfang verteilten Austritts- oder Düsenöffnungen jeder Austritts- oder Düsenöffnung ein spiralf örmiger Sektor zugeordnet ist und die Öffnungen der in die Kolbenvertiefungen hin-*einragenden' Vo-rkammer oder Düse im wesentlichen radial oder schräg hierzu, etwa in Richtung- der spiralförmigen.Sektoren gerichtet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 491737, 767 570, ,96:2 7:23, 515 Ioo; schweizerische Patentschrift Nr. 195 729; USA.-Patentschriften Nr. 2,231 39:2, :2:269 084.