DEP0037029DA - Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Bekannt sind Brennkraftmaschinen, bei denen der Brennstoff auf den Kolbenboden aufgespritzt und das Gemisch durch eine Zündkerze gezündet wird. Bei Teillast- und Leerlaufbetrieb und damit Verringerung der eingespritzten Brennstoffmenge wird die Zündfähigkeit des Gemisches naturgemäß schlechter, und es wird erstrebt, dieser Verschlechterung durch Schichtung der Ladung zu begegnen, indem beispielsweise in der Umgebung der Zündkerze ein Gemisch angesammelt wird, dessen Brennstoffanteil für die Zündung günstiger ist als an deren Stellen des Zylinderraumes. Zum Erreichen dieser Schichtung ist schon vorgeschlagen worden, von einer an einem Zylinderrand sitzenden Düse aus bei Vollast den Kraftstoff fächerförmig über den ganzen Verbrennungsraum zu verteilen, dagegen bei Teillast den Fächer immer mehr zusammenzuziehen, bis schliesslich bei Leerlauf nur noch ein kleiner Teil des Verbrennungsraumes mit Brennstoff gesättigt wird. Der Bau derartiger Düsen, die je nach der Einspritzmenge die Strahlverteilung ändern, bereitet jedoch erhebliche Schwierigkeiten.

Die Erfindung schafft eine Brennkraftmaschine mit Fremdzündung und Aufspritzen des Brennstoffes auf den Kolben, und das Neue besteht darin, dass bei Teillast der Einspritzzeitpunkt gegenüber Vollast weitgehend verstellt wird, und hierdurch der Brennstoffstrahl den Kolben in einer gegenüber Vollast veränderten Stellung im Zylinder beaufschlagt, so dass der unter einem geänderten Ausfallwinkel zurückgeworfene Strahl sich in Nähe der Zündkerze ansammelt oder der aufgespritzte Strahl nur einen durch den Kolben von dem übrigen Zylinderraum abgetrennten, in seinen Ab- messungen kleineren Zylinderraum bestreicht. Dadurch wird in einfacher Weise eine Schichtung der Ladung erreicht und damit bei Teillast eine einwandfreie Zündung des Brennstoffgemisches gewährleistet, wobei gleichzeitig der übliche einfache Aufbau der Brennstoffdüse beibehalten wird.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Gedankens dient ein Kolben, dessen Boden eine Prallfläche aufweist, die den Brennstoffstrahl bei Verstellung des Einspritzpunktes und bei oberhalb der unteren Totpunktlage befindlichen Kolben in den die Zündkerze umgebenden Raum zurückwirft.

Nach der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass die Prallfläche mit der Brennstoffstrahlachse einen Winkel bildet, der sich mit der Lage des Kolbens im Zylinder ändert. Der Vorteil ist hierbei der, dass beispielsweise in Nähe der unteren Totpunktlage der auftreffende Strahl von dem Kolben derart zurückgeworfen wird, dass sich der Brennstoff gleichmässig über den gesamten Zylinderraum verteilt, während in einer höheren Stellung des Kolbens, die bei Teillastbetrieb einem späteren Einspritzen des Brennstoffes entspricht, der Strahl unter einem anderen Winkel auf den Kolben auftrifft und dementsprechend so zurückgeworfen wird, dass er sich mit der unmittelbar die Zündkerze umgebenden Luft vermischt und hier, selbst bei kleinsten Einspritzmengen, noch für eine gute Zündung des Gemisches sorgt.

Mit besonderem Vorteil bilden dabei die Prallflächen einen im Querschnitt trapezförmigen Kolbenbodenaufsatz. An diesen Aufsatz lassen sich an der Schrägfläche des trapezförmigen Teiles durch Abrundung der Zusammenschlussstellen und durch Änderung des Steigungswinkels eine Vielzahl Prallflächenabschnitte ausbilden, die jede für sich einen anderen Ausfallwinkel des Brennstoffstrahles ergeben, so dass sich damit bei jeder zugemessenen Brennstoffmenge eine zweckentsprechende Schichtung der Ladung erreichen lässt.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Prallfläche als Kolbenbodenstufe ausgebildet, die in den oberen Totpunktstellungen des Kolbens von einem gesonderten Raum des Zylinders aufgenommen wird. Durch dieses Abschliessen eines kleinen Teilraumes wird damit in jedem Falle, auch bei geringsten Brennstoffmengen, ein zündfähiges Gemisch erreicht, und ausserdem erhält der Kolben eine verhältnismäßig einfache Ausbildung, da sich die Stufe oder eine sonstige Erhebung leicht herstellen lässt.

Hierbei ist dann schliesslich bei der Erfindung noch vorgesehen, dass in dem gesonderten Raum des Zylinderkopfes Zündkerze und Einspritzdüse untergebracht sind.

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung an vier Ausführungsbeispielen, und zwar zeigt:

Abb. 1 schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine im Schnitt bei unterer Totpunktlage des Kolbens,

Abb. 2 die gleiche Maschine bei gegenüber Abb. 1 um 90 Grad verschobener Totpunktlage,

Abb. 3 schematische Darstellung mit gegenüber Abb. 1 geänderter Ausbildung und unterer Totpunktlage des Kolbens,

Abb. 4 die gleiche Maschine mit einer gegenüber Abb. 3 verschobenen Kolbenlage.

Nach den Abb. 1 und 2 enthält der Zylinderkopf 1 einer Brennkraftmaschine 2 neben einer Einspritzdüse 3 eine Zündkerze 4. Ein Kolben 5 ist im Querschnitt gesehen, mit einer trapezförmigen Erhöhung 6 ausgestattet, wobei die Schrägseite 7 des Trapezes mit Ausrundungen 8 und 9 in die Anschlussflächen übergeht. Auf diese Schrägfläche 7 trifft der Brennstoffstrahl 10 der Düse 3, die an eine Pumpe 11 mit Reglerstange 12 zum Einstellen der Einspritzmenge und zugehörigem Handstellhebel 13 angeschlossen ist.

Vom Handstellhebel 13 führt ein Gestänge 14 zu einem Einspritzzeitpunktversteller 15, der somit in Abhängigkeit von der Einspritzmenge des Einspritzzeitpunkt verstellt.

Der auf den oberen Abschnitt der Trapezseite 7 auffallende Brennstoffstrahl 10 wird nach Abb. 1 als Fächer 16 über den Zylinderraum gleichmäßig verteilt und somit bei Vollastbetrieb ein gutes, zündfähiges Gemisch gewährleistet. Beim Verstellen der Reglerstange 12 gemäß Abb. 2 und damit erfolgtem Umschalten auf Teillast oder Leerlauf und entsprechend späterer Einspritzung des Brennstoffes trifft der Strahl 10a auf eine mittlere Stelle 17 der Schrägfläche 7. Damit wird der Einfallswinkel des Brennstoffstrahles 10a geändert, der Ausfallwinkel gleichfalls geändert und zwar dahingehend, dass ein mehr spitzkegelförmiger Fächer 16a entsteht, der sich auf den die Zündkerze 4 umgebenden Raum konzentriert und hier ein zündfähiges Gemisch mit der Verbrennungsluft bildet.

Nach den Abb. 3 und 4 ist die Anordnung der nichtdargestellten Einspritzpumpe und des Einspritzzeitpunktverstellers die gleiche, wie in den Abb. 1 und 2. Hier ist ein Kolben 6b mit einem stufenförmigen Ansatz 18 versehen, der bei Vollastbetrieb, wie dies Abb. 3 veranschaulicht, auf den Brennstoffstrahl 10b keinen wesentlichen Einfluss ausübt, sondern mit der übrigen Kolbenfläche diesen über den ganzen Zylinderraum gleichmäßig verteilt.

Bei Teillast oder Leerlast dagegen und entsprechend späterem Einspritzen des Brennstoffes bildet die Stufe 18 den unteren Abschluss einer im Zylinderkopf 1b vorgesehenen taschenförmigen Erweiterung 19, in der durch dieses Abschliessen auch bei kleinster Menge ein zündfähiges Gemisch dadurch entsteht, dass der Brennstoffstrahl 10b als geschlossener fächerförmiger Kegel gegen den die Zündkerze 4b umgebenden Raum geworfen wird, wodurch auch bei kleinsten Einspritzmengen und insbesondere bei Zweitaktmotoren ein zündfähiges Gemisch und damit ein einwandfreier Leerlauf erzielt wird.

Claims (6)

1. Brennkraftmaschine mit Fremdzündung und Aufspritzen des Brennstoffstrahls auf den Kolben, bei der bei Teillast der Einspritzzeitpunkt gegenüber Vollast verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüse und die Zündkerze im Zylinderkopf oder in einem vom übrigen Zylinderraum abgetrennten, in seinen Abmessungen kleinerem Zylinderraum so angeordnet sind, daß von einer bestimmten, über der unteren Totpunktlage liegenden Kolbenstellung ab, der aufgespritzte Brennstoffstrahl in Nähe der Zündkerze zurückgeworfen wird.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Kolbens eine besondere Prallfläche aufweist, die ungefähr parallel zu der die Zündkerze und die Einspritzdüse aufnehmenden Zylinderkopfwandung liegt.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallfläche mit der Brennstoffstrahlachse einen Winkel bildet, der sich mit der Lage des Kolbens im Zylinder ändert.

4. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallflächen im Querschnitt einen trapezförmigen Kolbenaufsatz bilden.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallfläche als Kolbenbodenstufe ausgebildet ist, die in den oberen Kolbenstellungen von einem gesonderten Raum des Zylinders aufgenommen wird.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem gesonderten Raum des Zylinderkopfs die Zündkerze und die Einspritzdüse vorgesehen sind.