SE463629B - Luftkomprimerande foerbraenningsmotor med separat taendning - Google Patents

Description

465 629 2 Vid teknikens ståndpunkt (DE-PS-32 45 780) gällde på dessa över- väganden för en sugande motor. Vid övergång från en sugande motor till en överladdad motor med högre effekt ökas svårighetsgraden hos den ovan beskrivna optimeringsförfarandet, då här såväl den insprutade bränslemäng- den som också den omsatta luftmängden ändras i större utsträckning än vid den sugande motorn (mellan nedre tomgång och nominell effekt föreligger större spännvidder för insprutningsmängd och lufthastighet). Härvid har det visat sig att kolvförbränningskammarens form har särskild stor betydelse.

I DE-PS-32 45 780 beskrevs en övergång från en kulliknande för- bränningsrumform till en flackare form. Skälen för detta var: a) Minskning av strömningen orsakad av kompressionen för förbätt- ring av tändningsstabiliteten och termisk avlastning av förbrän- ningsrumkanten. b) Användning av så korta elektroder som möjligt på grund av den annars förhandenvarande risken för brott och deformation och för minskning av den termiskt betingade avbränningen.

F örbränningsrumsformen respektive strålläget enligt teknikens ståndpunkt ger en alltför mager blandningskvalitet vid en överladdad förbrän- níngsmotor vid höga varvtal och liten motorbelastning. En möjlighet att avhjälpa detta skulle vara att förlägga strålens anslagspunkt närmare tänd- stiftet. Detta skulle visserligen avhjälpa svårigheterna vid dellast, men skulle istället öka de på grund av den större bränslemängden redan större svårig- heterna i det högre lastområdet (fet blandning). Det synes därför bättre att avhjälpa svårigheterna vid dellast genom att förbränningsrummets krökning ökas vid oförändrat strålläge och på så sätt göra blandningen fetare i närheten av tändstiftet. Den mycket starka krökning av förbränningsrummets vägg som krävs för detta skulle leda till ett blandningsbildnings- och förbrän- ningstekniskt ogynnsamt stort och flackt förbränningsrum (förbränningsrums- volymen skall ju förbli densamma). Den härigenom uppkommande stora förbränningsrumsdiametern skulle minska den nödvändiga virvelintensiteten alltför mycket. Dessutom skulle härvid en alltför tjock film erhållas vid högre motorbelastning som erfarenhetsmässigt leder till nackdelar på grund av fördröjd förbränning (alltför fet blandning i det högre lastområdet).

Uppfinningens uppgift är att fylla de vid övergång till en överlad- dad motor ökade kraven på blandningsberedningen i alla driftsområden vid en förbränningsmotor av inledningsvis beskrivet slag dvs. att varken låta en alltför mager eller en alltför fet luft-bränsleblandning uppstå, varvid de ovan 4- 6 5 6 2 9 3 nämnda fördelarna a och b ytterligare skall förbättras och städse en säker tändning och en optimal förbränning av den beredda blandningen uppnås.

Denna uppgift löses vid en förbränningsmotor av aktuellt slag genom att en tredje krökningslinje med en radie F23 ansluter till kfökfilflgSlifl- jen med radien R2 och bildar bottnen i förbränningskammaren, att den största förbränningsdiametern ligger på ett djup tD av 0,42 till 0,70 TB OCh bestämda förhållanden är anordnade mellan radierna Rl, Rz och R; och förbrännings- rumsdjupet pa så sätt att radien Rl uppvisar en längd av 0,35 till 1,20 TB, radien Rz en längd av 0,10 till 0,40 TB och radien R; en längd av 3,2 till 4,0 TB- Gentemot teknikens ståndpunkt (där föreligger en förbrännings- rumsform bestående av två cirkelbågar och en rak bottendel), erhålles således nu en korgliknande förbränningsrumform med sammanlagt tre i varandra övergående krökningsradier. En alltför stark krökning av bottenområdet, respektive en alltför stark väggkrökning i riktning mot förbränningsrumsbott- nen, förhindras härvid genom den andra krökningslinjens radie RZ- Härigenom erhålles visserligen en totalt sett kraftigare krökning hos det för blandningsbildningen väsentliga förbränningsrumsväggenmradet (förbränningsrumsekvatorområdet), men de ovan nämnda nackdelarna med en alltför kraftig krökning hos förbränningsrumsväggen respektive förbrännings- PUMSÖOUIHBH (såvida R3 direkt övergår i Rl) uppträder dock inte. Genom denna mindre väggkrökning nedanför förbränningsrumsekvatorn skapas näm- ligen en bättre undvikningsmöjlighet för bränslet, så att en alltför fet blandning inte kan uppträda vid elektroderna vid fullast. På grund av förbränningsrumsbottnens cirkelbågform (fördjupningl) erhalles inga stör- ningar av luftströmningen, dvs. det föreligger fortfarande samma virvelför- hållande. Även förbränningsrumsvolymen bibehålles.

Det har visat sig att en förbättring av blandningsbildningsför- loppet uppstår till en grad att det till och med blir möjligt att inte bara bygga in tändanordningen vinkelrätt mot kolvbottnen (dvs. parallellt med cylinder- axeln), utan också lutat utåt. Genom en sned inbyggnad av tändstiftet undviker man ett genomförande av tändstiftshålet genom ventilkåpan, varige- nom en bättre funktionalitet hos cylinderhuvudkonstruktionen erhålles. Däre- mot leder den sneda inbyggnaden till en större urtagning i den övre förbränningsrumsväggen och som en följd därav till en menlig inverkan på förbränningskvaliteten. Genom den förbättrade blandningsfördelningen över- kompenseras den ogynnsamma verkan av den genom tändstiftssnedläget betingade kolvurtagningen på strömningsförhallandet i tändstiftets närhet. 46 J 6 9 a Genom den uppnådda mycket stora stabiliteten hos tändningen respektive förbränningen minskas också nödvändigheten att exempelvis utrus- ta tändanordningen med stavelektroder som är parallella i förhållande till varandra över en längd av flera millimeter för att ge den elektriska gnistan möjlighet att följa de cykliska svängningarna med hänsyn till den rumsliga blandningsfördelningen. Det vill säga, att i och med detta ges en större frihet vid valet av elektrodform. Då driftstíden (långtidshållbarheten) hos tänd- källan, framförallt vid högkomprimerade motorer med separat tändning, utgör ett specifikt problem, utnyttjas ovannämnda faktum genom att tänd- källor användes vid vilka lägre temperaturer uppstår vid elektrodytorna och därav betingade mindre avbränningshastigheter erhålles. Detta uppnås exem- pelvis medelst ett tänstift utan utskjutande elektroder. Visserligen är det svårare att försörja elektroderna med tändbar blandning vid sådana stift än vid stift med utskjutande hak- eller stavelektroder, eftersom ingen av laddningsrörelsen i förbränningsrummet inducerad strömning uppträder mellan elektroderna, men just här visar sig dock stiftets sneda anordning fördelaktig eftersom härvid gaveländen med elektroderna är vänd mot bränslestralen och tändningen här uppnås genom den relativt lilla mängden direkt luftfördelat bränsle.

I det följande förklaras uppfinningen närmare med hänvisning till ritningen. Härvid visar den enda figuren en längdsektion genom den övre delen av en kolv respektive ett cylinderhuvud.

I figuren är ett förbränningsrum 3 med en insnörd förbrännings- rumsöppning 3a anordnat mitt i, eller i det närmaste mitt i, bottnen la hos en kolv 1. Det flytande bränslet sprutas in med endast en stråle 9 in i förbränningsrummet 3 i riktning mot den roterande förbränningsluften till en tidpunkt som är lämplig med hänsyn till driftsförhållandena och bränslets art (sjudläge och tändvillighet) från ett icke närmare visat insprutningsmunstycke 8 som är excentriskt anordnat i cylinderhuvudet 2. Bränslestrålens anslags- punkt på förbränningsrumsväggen 4 betecknas med 9a och ligger i området för den största förbränningsrumsdiametern DB (i kolvens övre dödpunktsläge).

Strålsprutningspunkten Ba hos insprutningsmunstycket 8 ligger härvid i när- heten av kanten för förbränningsrumsöppningen. Mitt emot strålutsprutnings- punkten 8a är en urtagning 10 anordnad, som är urtagen i kolvbottnen la respektive förbränningsrumsväggen 4, vari en tändanordning ll som likaledes är anordnad i cylinderhuvudet 2, skjuter in i kolvens l övre dödpunktsläge.

Tändanordningen består exempelvis - som visas i figuren - av flera stavelekt- 4 6 3 6 2 9 roder; men en tändanordning med hakelektroder kan även användas. Såsom visas i ritningen löper tändanordningen ll snett utåt från förbränningsrummet 3 (i förhållande till kolvens övre dödpunktsläge). Härigenom undvikes ett genomförande av tändstiftshålet genom cylinderhuvudventilkåpan (vilket skulle vara nödvändigt vid en tändanordníng anordnad vinkelrätt mot kolv- bottnen la). Snedställningen av tändanordningen ll möjliggöres genom den uppnådda blandningsberedningsförbättringen.

Sidoväggarna respektive bottnen hos förbränningsrummet 3 bildas av tre i varandra övergående krökta linjer 5, 6, 7 varvid den första krökningslinjen 5 med krökningsradien Rl sträcker sig från den insnöpda förbränningsrumsöppningen 3a till, och övergår i, den största förbrännings- rumsdiametern DB och den andra krökningslinjen 6 med krökningsradien Rz till, och övergår i, förbränningsrumsbottnen 7. Förbränningsrumsbottnen själv utgör härvid den tredje krökningslinjen 7 med krökningsradien RT Den största förbränningsrumsdiametern DB, i vars horisontalplan även kröknings- linjernas 5, 6 medelpunkter ligger, uppgår härvid till 0,5 till 0,7 gånger kolvdiametern DK och befinner sig, sett från kolvbottnen la, på ett djup tD, som motsvarar 0,42 till 0,70 gånger förbränníngsrumsdjupet TB. Kröknings- radien Rl hos förbränningsrumssidoväggen 4 uppvisar härvid en längd av 0,35 till 1,20 TB, krökningsradien RZ en längd av 0,10 till 0,40 TB. Krökningsradien R3 hos bottenkrökningslinjen 7 (medelpunkten ligger på förbränningsrums- längdaxeln x) ligger mellan 3,2 till 4,0 TB. Slutligen ligger diametern dH hos den insnörda förbränningsrumsöppningen 3a mellan 0,85 och 0,95 DB varvid vägghöjden tH hos denna öppning uppgår till mellan 0,1 och 0,15 TB.

Bränslestrålsläget respektive anordnandet av bränslestrålanslags- punkten på förbränningsrumsväggen i förhållande till brännanordningen 'll överensstämmer med en förbränníngsmotor enligt känd teknik.

Slutligen skall också nämnas att en tändanordning utan utskjutan- de stav- eller hakelektroder kan användas betingat av de på grund av de uppfinningsenliga särdragen uppnådda tändnings- respektive förbränningsför- bättringarna. Genom en sådan tändanordning förringas elektrodernas avbrän- ningshastighet ytterligare.

Claims (3)

46 Å. m9 6 PATENTKRAV

1. Luftkomprimerande förbränningsmotor med separat tändning och med direkt insprutning av bränslet med en stråle till en huvuddel på väggen hos ett i kolven anordnat rotationskroppformat förbränningsrum, vid vilken den inströmmande luften medelst kända medel meddelas en sådan rotations- rörelse i riktningen för den insprutade bränslestrålen, att bränslet på grund av detta så småningom löser sig från väggen i form av ånga och blandas med luften, vid vilken insprutningsmunstycket är beläget i närheten av förbrän- ningsrummets kant, samt tändanordningen, som ligger mitt emot insprut- ningsmunstycket, skjuter in i förbränningsrummet i kolvens övre dödpunkts- läge, vid vilken förbränningsrummets sidovägg - sett i tvärsnitt - bildas av två krökta och med krökningsradierna (Rl, Rz) linjer som övergår i varandra, varvid den första krökningslinjen med radien (RI) Stfäßkel' Sig från BH íflSflÖrd förbränningsrumsöppning till den största förbränningsrumsdiametern (DB) och den andra krökningslinjen med radien (Rz) sträcker sig till förbränningsrum- mets botten, respektive övergår i denna, vid vilken den största förbränninge- rumsdiametern (DB) uppgår till 0,5-0,7 gånger kolvens diameter (DK) samt - utgående från kolvens botten - befinner sig på ett bestämt djup (to) i förhållande till förbränningskammarens djup (TB), varvid förhållandet mellan förbränningsrumsöppningsdiametern (dH) och största förbränningsrumsdia- metern (DB) ligger mellan 0,85 och 0,95 samt förbränningsrumsöppningens vägghöjd ligger mellan 0,1 och 0,15 TB, k ä n n e t e c k n a d därav, att en tredje krökningslinje med en radie (R3) ansluter sig till krökningslinjen med radien (RZ) och bildar bottnen (7) i förbränningsrummet, att den största förbränningsrumsdiametern (DB) ligger på ett djup (to) av 0,42 till 0,70 (TB) och att bestämda förhållanden är anordnade mellan radierna (Rl, Rz och R3) och förbränningsrumsdjupet (TB) på så sätt, att radien Rl uppvisar en längd av 0,35 till 1,20 TB, radien RZ uppvisar en längd av 0,10 till 0,40 TB samt att radien R3 uppvisar en längd av 3,2 till 4,0 TB-

2. Förbränningsmotor enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att en tändanordning (ll) användes som sträcker sig snett utåt från förbränninge- rummet (3).

3. Förbränningsmotor enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d därav, att en tändanordning (ll) utan utskjutande stav- eller hakelektroder användes.