DE1576001A1

DE1576001A1 - Fremdgezuendete Einspritzbrennkraftmaschine mit Schichtladung

Info

Publication number: DE1576001A1
Application number: DE19671576001
Authority: DE
Inventors: Winkler Dipl-Ing Hermann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1967-01-14
Filing date: 1967-01-14
Publication date: 1970-05-21
Also published as: FR1550865A; US3504681A; GB1164971A

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft

Stuttgart-Untertürkheim Palm 7384/4

12.Jan.t967

Patentanmeldung

Fremdgezündete Einspritzbrennkraftmaschine mit

Schichtladung

Die Erfindung betrifft eine fremdgezündete Einspritze ' brennkraftmaschine mit Schichtladung, bei der ein kleiner Anteil des in den Kompressionshub eingespritzten Kraftstoffs durch besondere Maßnahmen in unmittelbare Nähe einer Zündkerze gebracht wird, so daß die Zündung von einem im Bereich der Zündkerze fetten Gemisch auf ein im übrigen mageres, an sich von der Zündkerze her nicht entzündbares Gemisch übertragen wird.

Bei den bisher bekannten Schichtladungen waren zur Erzielung eines fetteren Gemisches an der Zündkerze meist mehr oder weniger aufwendige Maßnahmen erforderlich, z.B» eine Zusatzbrennkammer im Zylinderkopf, eine Zusatzdüse oder eine besondere Führung der Gasströmung ü. andere Maßnahmen, ohne daß jedoch der gewünschte Erfolg in allen Fällen gewährleistet werden konnte.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schichtladung durch eine andere, möglichst einfache und zuverlässig wirksame Maßnahme zu erzwingen.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß der Arbeitskolben der eingangs genannten Brennkraftmaschine an der kurz vor dem Einspritzende in Richtung des in an sich bekannter Weise schräg zur Zylinderachse eingespritzten Kraftstoffstrahles gelegenen Stelle seines Bodens eine kleine, im Bereich der Verdichtungsendstellung des Kolbens einen Zusatzbrennraum bildende Mulde aufweist und die Zündkerze im Zylinderkopf an der Stelle dieses Zusatzbrennraumes angeordnet ist.

Bei einer solchen Einspritzanordnung überstreicht der eingespritzte Kraftstoffstrahl beim Einspritzbegihn und während des Hauptteiles der Einspritzung entsprechend der noch vorhandenen Kolbenbewegung nach dem oberen Totpunkt hin zunächst einen verhältnismäßig großen Bereich des Kolbenbodens und ergibt mit der Verbrennungsluft ein gewünschtes mageres Gemisch, während der letzte Teil des eingespritzten Kraftstoffs in die den Zusatzbrennraum bildende Mulde gelangt, die sich in diesem Augenblick dicht unterhalb der Zündkerze befindet. Infolgedessen entsteht hier mit großer Zuverlässigkeit ein genügend fettes Gemisch, welches durch die gerade

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zu diesem Zeitpunkt erfolgende Zündung der Zündkerze zuverlässig gezündet wird.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Mulde an einer Stelle des Randbereichs des Kolbenbodens angeordnet und der Kolben weist außerdem einen üblichen, mit Abstand daneben angeordneten Kolbenbrennraum auf, in den somit die Hauptmenge des Kraftstoffs zur Bildung des mageren Gemisches eingespritzt wird.

Nach weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ist der Kolbenbrennraum nach der der Mulde gegenüberliegenden Seite des Kolbens hin exzentrisch angeordnet und die Mulde ist mit dem Kolbenbrennraum über eine gegenüber dem Kolbenboden etwas tiefer gelegene Randschwelle verbunden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Mulde eine der Kreisbogenform des sie aufnehmenden Randbereichs des' Kolbenbodens angepaßte Nierenform auf.

Andere Ausgestaltungen betreffen schließlich weitere konstruktive Einzelheiten der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigen:

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Fig. 1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einem schematisch gehaltenen axialen Teilschnitt durch einen Arbeitszylinder;

• Fig. 2 eine Draufsicht auf den Arbeitskolben des in Fig. dargestellten Arbeitszylinders.

Die dargestellte Brennkraftmaschine weist in ihrem Arbeitszylinder 1 einen Kolben 2 auf, der mit einem exzentrisch zur Zylinderachse 3 angeordneten Kolbenbrennraum 4 versehen ist. Der den Kolbenbrennraum 4 etwa ringförmig umgebende Kolbenboden 5 ist in seinem der Exzentrizitätsrichtung des Kolbenbrennraumes abgelegenen Bereich mit einer der Kreisbogenform des Randbereichs angepaßten nierenförmigen Mulde 6 versehen, die mit dem Kolbenbrennraum 4 über eine gegenüber dem Kolbenboden 5 etwas tiefer gelegene Randschwelle 7 verbunden ist. Der nicht dargestellte Einlaßkanal für die Verbrennungsluft und das einlaßseitige der nicht dargestellten Ein- und Auslaßventile sind in an sich bekannter Weise so ausgebildet, daß die in den Zylinderraum einströmende Verbrennungsluft einen Drall in Richtung des Pfeiles 8 der Fig. 2 erhält.

Im Zylinderkopf 9 der Brennkraftmaschine ist an einer über dem in Drallrichtung hinteren Endbereich der Mulde 6 gelegenen Stelle, jedoch radial zur Zylinderachse 3, etwas weiter nach dem Rand des Zylinderraumes hin eine Einspritzdüse 10 angeordnet, die den Kraftstoff in einem schräg nach

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der Zylinderachse 3 hin gerichteten Strahl 11 in den Zylinderraum einspritzt. Die Anordnung der Einspritzdüse 10 ist dabei so getroffen, daß der während des Verdichtungshubes des Kolbens 2 eingespritzte Kraftstoff zunächst unmittelbar in den Kolbenbrennraum 4 gelangt und dann während der weiteren Einspritzung und der entsprechenden Früherbewegung des Kolbens entlang dem Böden des Kolbenbrennraumes 4 nach der Mulde 6 hin gelangt, wo er schließlich kurz vor der oberen Totpunktstellung des Kolbens 2 auf den in Drallrichtung hinteren Endbereich des Muldenbodens auftrifft.

über dem in Drallrichtung der einströmenden Verbrennungsluft vorderen Endbereich der Mulde 6 ist im Zylinderkopf 9 eine Zündkerze 12 angeordnet, die mit ihren Elektroden bei der oberen Totpunktstellung des Kolbens 2 noch etwas in die Mulde 6 hineinragt.

Beim Betrieb der beschriebenen Brennkraftmaschine bildet der von der Einspritzdüse 10 zunächst eingespritzte Kraftstoff im Kolbenbrennraum 4 ein sehr mageres, an sich von der Zündkerze 12 her nicht zündbares Gemisch. Kurz vor dem Einspritzende und zugleich kurz vor seiher oberen Totpunkt— stellung gelangt der Kolben 2 im Arbeitszylinder 1 jedoch so hoch, daß der zuletzt eingespritzte Kraftstoff unmittelbar in die Mulde 6 eingespritzt wird; vgl. die in Fig. 1 strichpunktiert angedeutete obere Totpunktstellung des Kolbens

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Gemäß Fig. 2, in der die Düsenachse 10' strichpunktiert angedeutet ist und mit dem die Zündkerze 12 aufnehmenden Zylinderradius einen Winkel von 38° bildet, gelangt der in die Mulde 6 eingespritzte Kraftstoff in deren in Drallrichtung der einströmenden Verbrennungsluft hinteren Bereich und trifft dort auf den Boden der Mulde 6 auf. Durch die rotierende Verbrennungsluft wird der Kraftstoff in Umfangsrichtung des Kolbens mitgerissen und vom Boden der Mulde 6 wieder abgelöst und verdampft, so daß er in dem in Drallrichtung vorderen Endbereich -der Mulde 6 ein derart fettes Gemisch bildet, daß hier von der Zündkerze 12 her eine zuverlässige Zündung erfolgt. Die Verbrennung setzt sich sodann aus der Mulde über die Randschwelle 7 in den Koroenbrennraum 4 fort und zündet auch dort das magere Gemisch.

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Claims

PatgntangErüche

1. Fremdgezündete Einspritzbrennkraftmaschine mit Schichtladung, bei der ein kleiner Anteil des in den Kompressionshub eingespritzten Kraftstoffs durch besondere Maßnahmen in unmittelbare Nähe einer Zündkerze gebracht wird, so daß die Zündung von einem im Bereich der Zündkerze fetten Gemisch auf ein im übrigen mageres, an sich von der Zündkerze her nicht entzündbares Gemisch übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (2) der Brennkraftmaschine an der kurz vor dem Einspritzende in Richtung des in an sich bekannter Weise schräg zur Zylinderachse eingespritzten KraftstoffStrahles (11) gelegenen Stelle seines Bodens (5) eine kleine, im Bereich der Verdichtungsendeteilung des Kolbens (2) einen Zusatzbrennraum bildende Mulde (6) aufweist und die Zündkerze (12) im Zylinderkopf (9) an der Stelle dieses Zusatzbrennraumes angeordnet ist.

2, Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mulde (6) an einer Stelle des Randbereichs des Kolbenbodens (5) angeordnet ist und der Kolben (2) außerdem einen üblichen, mit Abstand daneben angeordneten Kolbenbrennraum (4) aufweist.

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3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenbrennraum (4) nach der der Mulde (6) gegenüberliegenden Seite des Kolbens (2) hin exzentrisch angeordnet ist.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mulde (6) mit dem Kolbenbrennraum (4) über eine gegenüber dem Kolbenboden (5) etwas tiefer gelegene Randschwelle (7) verbunden ist.

5. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mulde (6) eine der Kreisbogenform des sie aufnehmenden Randbereichs des Kolbenbodens (5) angepaßte Nierenform aufweist.

6. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit an sich bekannten Einrichtungen zur Herbeiführung einer Dralleinströmung der Verbrennungsluft in den Arbeitszylinder (1) versehen ist.

7. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mulde (6) mit ihrem in Drallrichtung der einströmenden Verbrennungsluft hinteren Endbereich an der Auftreffstelle des KraftstoffStrahls (11) einer Einspritzdüse (10) und mit ihrem vorderen Endbereich unter der Zündkerze (12) liegt.

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8. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze (12) bei der oberen Totpunktstellung des Kolbens (2) mit ihren Elektroden noch etwas in die Mulde (6) hineinragt.

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