DE2147648A1 - Zylinderkopf an Verbrennungsmotoren für sehr arme Gemische - Google Patents

Description

\'ia Erfindung betrifft Zylinderköpfe an Verbrennungsmotoren .alt E'rorndzündunp;. Insbesondere betrifft die Erfindung Verbrennungsmotoren mit .Steuerung durch hängende Ventile und mit: iialbku.^elförmigein Zylinderkopf.

i.i: -jiiiu bei-eits Untersuchunren τα. L dem Ziel ausgeführt v.-ordon, Vur:-rennuri;.ü^r>'ii;oreri, insbesondere wenzinmotoren y.vi vor·U;ti:;<-:i'n, lirtter.">uchuri'fou, der^ri Ziel bisher die Veri//>:;':r'uii:·' 'ic.;: timr-rriisctien v-'Lrlcum<sgrades und die Erhöhung

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der Leistungsabr/is war. Hinsichtlich der Luftverschmutzung durch Abgase sind von den Konstrukteuren bisher nur Zusatzvorriciiturigen in ί:·3 tracht gezogen worden, mit denen die i-:en-*e aer Schac^asa herabgesetzt werden sollte.

Es ist bekannt, aa"> es bei den klassischen Benzinmotoren möglich ist, die iienge der Schad^ase auf senr niedrige ί'/erte herabzudrücken, indem nan eins einwandfreie Verbrennung eines ausreichend gasdriren Gemische herbeiführt«, Allgemein gesagt, verbessert eine Verminderung der Kraftstoff zufuhr für eine gegebene Luftmenge die Verbrennung des Kraftstoffs, jedoch wird dabei dia von dem Lotor abgegebene Leistung herabgesetzt. Der thermische i/irkungsgrad verringert sich wegen der niedrigeren Verl-rennungsgeschwindigkeit und infolge von Zündaussetzern, die bei verarmten Kraftstoffgemischen auftreten.

Die Anwendung eines gas armen Ger.iischs führt demnach zu einer unregelinassi5_:;,en Verbrennung, zu unrege !massigem Lauf und zu einem Leistungsabfall des iiotors, zu schlechterer Beschleunigung und zu Startschwierigkeiten. Daher konnte bisher die Anwendung armer Gemische nicht in Betracht gezogen werden.

Neuerdings sind bei dem Versuch, mit gasarmen Gemischen zu arbeiten, verschiedene Vorschläge gemacht worden, die auf dem Prinzip der gestaffelten oder mehrstufigen Beladung beruhen, wonach die Zündkerze in einen Abschnitt eines fiauptverbrennungsraums oder in einen Hilfsverfcrennungsraum gesetzt wird, in dem ein gasreiches Kraftstoffgemisch von einer Zusammensetzung gebildet wird, die im Gebiet eines die Verbrennung ermöglichenden Gas-Luft-Verhältnisses liegt, gezündet wird und verbrannt wird» während die Verbrennung des ärmeren Verbrennungsgasgentisclis

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anschliessend in dem übrigen oder im gesamten Verbrennungsraum stattfindet. Wach diesem Prinzip der mehrstufigen Ladung, rech welchen der Motor mit einem im Bereich der Zündkerze verhältnismässig fetten und einem insgesamt mageren Gemisch im Gesarntzylinder (d.h. also mit Luftüberschuß) arbeitet, ist es möglich, den thermischen Wirkungsgrad zu verbessern und die schädlichen Bestandteile der Auspuffgase dank der Verbrennung mit Luftüberschuß herabzusetzen.

Jedoch erfordern die bisher gebauten, mit mehrstufiger Ladung arbeitenden Motoren nicht nur komplizierte Zusatzteile sondern bieten auch Schwierigkeiten beim Herbeiführen einer genauen und wirksamen Ladung unter allen Drehzahlverhältnissen, und ausserdem ist die Gemischzuführung nicht stabil, so daß derartige Motoren keine mit den üblichen Motoren vergleichbare Leistung liefern.

Die Erfindung erlaubt nun die Konstruktion eines mit einem mageren Gemisch einwandfrei arbeitenden Motors, wobei noch eine einwandfreie Reinigung des aus dem Verbrennungsraum austretenden Gases gewährleistet ist und die Nachteile der bekannten Einrichtungen zur mehrstufigen Ladung beseitigt sind, die sich einer erfolgreichen gewerblichen Nutzung des Prinzips entgegenstellten.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem Verbrennungsmotor mit Funkenzündung und mit halbkugelförmigem Zylinderkopf der Ansaugkanal eine Krümmung derart aufweist, daß ein konkaver Abschnitt dem Motor zugekehrt ist, worauf ein geradliniger Abschnitt folgt, und daß eine zur Zylinderachse geneigte Austrittsöffnung vor einem Zündkerzenkanal vorgesehen ist, dessen Achse einen stumpfen Winkel mit der Achse des Ansaugkanals derart einschließt,

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daß die durch Zentrif ugalwirkunf?en an der konkaven Hand des Ansaugrohres konzentrierten Kraftstoffteilchen in den Zündkerzenkanal eeleitet werden«

■ In den Zeichnungen stellt

Fig. 1 einen Schnitt durch die Achs'j eines Zylinders, der mit einem erfindungs^erHssen Zylinderkopf versehen ist, und

Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt bei einer abgeänderten Form des Zylinderkopfs

In Fig. 1 ist der Motorzylinder mit 1 bezeichnet, und sein Kolben 2 ist in seinem oberen Totpunkt gezeichnet« Der Zylinderkopf 3 des Zylinders, der der Oberseite des Kolbens 2 angepaßt ist, grenzt den Verbrennungsraum U ab. Im Zylinderkopf befindet sich der Ansaugkanal 5 für das Kraftstoff-Luft-Gemisch, wobei die Austrittsöffnung 6 dieses Kanals in dem Zylinderkopf ein schrägstehendes Ventil 7 mit einem Rand 8 aufweist. Das Auslaßventil ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Der Ansaugkanal 5 weist

1 zunächst einen geradlinigen Eingangsabschnitt 5 mit Kreis-

ο querschnitt auf, anschliessend einen Abschnitt 5 , dessen konkaver Teil dem Kolben zugewandt ist, bevor er schräg in den Verbrennungsraum in der Nähe eines Zündkerzenkanals einmündet, der im entgegengesetzten Sinn geneigt ist und dessen Achse einen stumpfenWinkel mit der Achse des Einlaßven-.tils 7 einschließt. Die in Fig. 1 gezeichnete Zündkerze 10 hat keine vorstehenGen Elektroden. Der Zündkeiv.onkanal 9 soll einen Durchmesser von 5,5 bis Γ· mm und eine L'uire von ungefähr 4 mm haben. Das Kanalvolumen nuß n^tMiübor >k"M Vo-

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lumen des Verbrennungsraums äusserst klein sein, damit dia auf die Anwesenheit des Kanals zurückzuführende Energiemenge zu vernachlässigen ist» Dis Länge des Kanals von 4 mm stellt die erforderliche Mindestlänge dar, die benötigt wird, um die Brennwe^e nicht zu verlängern.

Fig. 2 zaigt einen abgeänderten Zylinderkopf gemäß der Erfindung. Hiernach mündet der Zündkerzenkanal 9 in den Verbrennungsraum 4 durch einen Ablenkwulst 11 des Zylinderkopfs hindurch, wodurch ein stärkeres Eindringen von fettem Verbrennungsgas arfolt, das, wie im vorigen Beispiel, in dem gekrümmten Ansaugkanal entsteht« Dio Eintrittsöffnung 12 des Zündkerzenkanals 9a ist gegenüber dem vorigen Beispiel günstiger orientiert, um durch die konkave Formung des Ansaugkanals 5 gewonnenes fetteres Gas-Luft-Gemisch auffangen zu können.

Ausserdem weist die Zündkerze 10a in diesem Fall vorstehende Elektroden 10b auf, weswegen für ihre Aufnahme eine Vorkammer 13 vorgesehen werden muß. Diese heissere Vorkammer verdampft das Gemisch und verhindert das Spülen von Kraftstoff und das Entstehen von unverbrannten Resten.

Das Gasamtvolumen von Kanal 9a und Vorkammer 13 muß so klein wie möglich sein, damit die entsprechende Energiemenge zu vernachlässigen ist.

Die Abmessungen des Kanals 9a entsprechen genau denjenigen des oben erwähnten Kanals 9. Seine Mindestlänge kann beim Vorhandensein einer Vorkammer nicht unter 4 mm hinuntergehen, weil sich sonst eine zu geringe Festigkeit der ZyIinaerkopfwand an dieser Stelle ergibt. In Prozenten ausgedrückt soll das Gesamtvolumen von Vorkammer 13 und Kanal 9a etwa H bis 6 % des Verbrennungsraumvolumens aus-

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machen; ein Mindestwart von 3 % soll nicht unterschritten werden«

Wie oben erwähnt, begünstigt der
Zylinderkopf die Verbrennung mit einem-armen Gemisch, V7eil sich, infolge Trägheitswirkung eina Konzentration der Kraftstoffteilchen längs der konkaven Uand des Ansau^kanals einstellt, wodurch das Geraisch in diesem Lereich fetter wird, und weil diese fettere Teilmenge in dem Zündkerzenkanal infolge der besonderen Ausbildung, des Zylinderkopfs aufgefangen vjird.

Patentansprüche;

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Claims (3)

1. 2UV648

   Patentanspruch

   Halbkugelförmiger Zylinderkopf an Verbrennunpsmotoren mit Fremdzündung, dadui-ch gekennzeichnet, daß cer gebogene Ansaugkanal (b) einen dem Kolben (2) zugekehrten konkaven Abschnitt (5 ) aufweist und schräg in den Verbrennungsraum (4) neben einem Zündkerzenkanal (9) mündet, der entgegengesetzt geneigt ist und dessen Achse einen stumpfen Winkel nit der Achse des Einlaßventils (7) bildet, damit die durch Trägheitswirkung ISn₁^s der konkaven 'Jane des Ansauolcanals konzentrierten Kraftstoff teilchen ein fettes Gemisch bilden, das Vorzugs toe is e in aen Zündkerzenkanal geleitet wird.
2. 2. HalbkugeIfοrrniger Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Züridkerzenkanal (9a) eine Vorkammer (13) anschließt, in der die Elektroden einer Zündkerze mit vorstehenden Elektroden untargebracht sind.
3. 3. Halbkugelföniiρer Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Zündkerzenkanals bei einer L"Jnge von 4 mm etwa 6 mm beträgt, so daß das Volumen dieses Kanals zusammen mit der gegebenenfalls vorgesehenen Vorkammer 4 bis 6 % des gesamten Volumens des Verbrennungsraums ausmachen.

   Der Patentanwalt

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