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DE69102232T2 - Diesel-Zweitaktverbrennungsmotor. - Google Patents

Diesel-Zweitaktverbrennungsmotor.

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DE69102232T2
DE69102232T2 DE69102232T DE69102232T DE69102232T2 DE 69102232 T2 DE69102232 T2 DE 69102232T2 DE 69102232 T DE69102232 T DE 69102232T DE 69102232 T DE69102232 T DE 69102232T DE 69102232 T2 DE69102232 T2 DE 69102232T2
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combustion engine
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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Diesel-Zweitaktverbrennungsmotor.
  • Um in der Verbrennungskammer eines bekannten Diesel-Zweitaktverbrennungsmotors einen Vorgang mit guter Umkehrspülung zu erhalten, ist eine Abschirmwand vorgesehen, die die Ventilöffnung zwischen dem Ventilsitz und dem sich auf der Seite der Zylinderachse befindenden Umfangsabschnitt des Einlaßventils abschirmt und gleichzeitig die Ventilöffnung zwischen dem Ventilsitz und dem sich auf der Seite der Zylinderachse befindenden Umfangsabschnitt des Auslaßventils abschirmt, wenn die Ventilhübe des Einlaßventils und des Auslaßventils gering sind. Am mittleren Abschnitt der inneren Wand des Zylinderkopfes ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung angeordnet, um Kraftstoffdirekt zur Verbrennungskammer hin einzuspritzen (US-Patent No. 41626621). Vom Einlaßkanal in die Verbrennungskammer strömende Luftströmt in diesem Diesel- Zweitaktverbrennungsmotor an der inneren Wand des Zylinders entlang zur Oberseite des Kolbens. Anschließend wird die Strömungsrichtung der Luft auf der Oberseite des Kolbens geändert und die Luft in die Lage versetzt, an der inneren Wand des Zylinders zum Austrittskanal hin zu strömen, um dadurch einen Umkehrspülungsvorgang auszuführen.
  • Die nachveröffentlichte EP-A-0 433 561 zeigt einen Diesel-Zweitaktverbrennungsmotor mit zwei Nockenwellen, die Einlaß- und Auslaßventile betätigen, und Vorkammern, die zwischen den Nockenwellen und zwischen einem Einlaß- bzw. einem Auslaßventil angeordnet sind.
  • Die EP-A-0 299 385 zeigt eine Anordnung eines Diesel- Zweitaktverbrennungsmotors, bei dem Abschirmeinrichtungen für die Einlaßventile vorgesehen sind.
  • Desweiteren zeigt die EP-A-0 062 143 einen normalen Verbrennungsmotor mit einer Vorkammer, die sich zwischen den Einlaßventilen befindet.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Diesel-Zweitaktverbrennungsmotor vorzusehen, der in der Lage ist, einen gutun Spülungsvorgang der Vorkammer durchzuführen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen dargelegt.
  • Wenn für einen Diesel-Zweitaktverbrennungsmotor der Ort der Vorkammer zwischen den Einlaßventilen mit größter Entfernung von der Auslaßventil-Einrichtung gewahlt wird, wird ein Vorgang mit guter Umkehrspülung erhalten.
  • Die Erfindung kann aus der nachstehend dargelegten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen besser verstanden werden.
  • In den Zeichnungen ist:
  • Fig. 1 eine geschnittene Draufsicht eines Diesel-Zweitaktverbrennungsmotors,
  • Fig. 2 ist eine Ansicht, die das Innere des Zylinderkopfes darstellt,
  • Fig. 3 ist eine an der Linie Q-Q in Fig. 1 geschnittene Seitenansicht des Motors,
  • Fig. 4 ist eine an der Linie Q-Q in Fig. 1 geschnittene, vergrößerte Seitenansicht des Motors,
  • Fig. 5 ist eine an der Linie P-P in Fig. 1 geschnittene Seitenansicht des Motors,
  • Fig. 6 ist eine Ansicht, die die innere Wand des Zylinderkopfes darstellt,
  • Fig 7 ist eine Ansicht, die die innere Wand des Zylinderkopfes darstellt,
  • Fig. 8 ist eine an der Linie P-P in Fig. 1 geschnittene, vergrößerte Seitenansicht des Motors,
  • Fig. 9 ist ein Schaubild, das die Öffnungszeit eines Einlaßventils und eines Auslaßventils darstellt, und
  • Fig. 10 ist eine an der Linie X-X in Fig. 1 geschnittene Ansicht des Zylinderkopfes.
  • Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 bezeichnet Bezugszeichen 1 einen Zylinderblock, 2 einen im Zylinderblock 1 hin- und herbewegbaren Kolben, 3 einen auf dem Zylinderblock befestigten Zylinderkopf, und 4 eine zwischen der flachen inneren Wand 3a des Zylinderkopfes 3 und der flachen Oberseite des Kolbens 2 ausgebildete Hauptkammer; 5 bezeichnet ein Paar von Einlaßventilen, 6 Einlaßkanäle, 7 ein Paar von Auslaßventilen und 8 Austrittskanäle; 9 bezeichnet eine Vorkammer, 10 eine Öffnung der Vorkammer 9, die auf der gleichen Ebene wie die innere Wand 3a des Zylinderkopfes 3 angeordnet ist, 11 eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in die Hauptkammer 4 und 12 eine in der Vorkammer 9 angeordnete Glühkerze. Wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ist ein Paar der Einlaßventile 5 an einer Seite der inneren Wand 3a des Zylinderkopfes 3 in bezug auf die die Achse des Zylinders aufweisende Symmetrieebene a-a symmetrisch angeordnet; ein Paar von Auslaßventilen 7 ist an der anderen Seite der inneren Wand 3a des Zylinderkopfes 3 in bezug auf die Symmetrieebene a-a symmetrisch angeordnet. Desweiteren ist, wie es den Fig. 1 und 2 entnommen werden kann, der Abstand zwischen den Einlaßventilen 5 größer als der Abstand zwischen den Auslaßventilen 7. Im in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel ist der Abstand zwischen den Einlaßventilen 5 merklich größer als die Querweite der Öffnung 10 und ist annähernd gleich dem Durchmesser der Vorkammer 9. Andererseits ist der Abstand zwischen den Auslaßventilen 7 kleiner als die Querweite der Öffnung 10. Die Öffnung 10 ist zwischen den Einlaßventilen 5 im Umfangsabschnitt der inneren Wand 3a des Zylinderkopfes 3 angeordnet, wobei der Abschnitt von den Auslaßventilen 7 am entferntesten liegt. Desweiteren ist die Öffnung 10 auf der Symmetrieebene a-a angeordnet und an der Symmetrieebene a-a zum mittleren Abschnitt der Hauptkammer 4 hin gerichtet.
  • In der inneren Wand 3a des Zylinderkopfes 3 ist ein Paar von Vertiefungen 13 ausgebildet; in den tiefsten Abschnitten der Innenräume der entsprechenden Vertiefungen 13 sind Ventilsitze 14 für die Einlaßventile 5 angeordnet. Demzufolge sind die Einlaßventile in die Vertiefungen 13 zurückgezogen, wenn die Einlaßventile auf den Ventilsitzen 14 auf sitzen. Die Umfangs-Wandabschnitte der Vertiefungen 13, die sich an der Auslaßventil-Seite befinden, sind so nah wie möglich an den Umfangsabschnitten der entsprechenden Einlaßventile 6 angeordnet und haben eine halb zylindrische Form; somit bilden diese halb zylindrischen Umfangs-Wandabschnitte der Vertiefungen 13 Abschirmwände 15, die die sich an der Auslaßventil- Seite befindenden Ventilöffnungen der entsprechenden Einlaßventile 5 bedecken Andererseits haben die Umfangs-Wandabschnitte 16 der Vertiefungen 13, die entgegengesetzt zu den entsprechenden Abschirmwänden 13 angeordnet sind, eine konische Form, die zur Hauptkammer 4 hin auseinandergeht.
  • Die Auslaßventile 7 im in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel öffnen früher als die Einlaßventile 5 und schließen früher als die Einlaßventile 5, wie es in Fig. 9 dargestellt ist.
  • Wenn die Auslaßventile 7 geöffnet sind1 wird Verbrennungsgas in der Hauptkammer 4 plötzlich in die Austrittskanäle 8 abgegeben. Im Anschluß strömt bei geöffneten Einlaßventilen 5 Frischluft über die Einlaßventile 5 in die Hauptkammer 4 Da die Ventilöffnungen der Einlaßventile 5, wobei sich die Öffnungen an der Auslaßventil-Seite befinden, durch die Abschirmwände 15 abgeschirmt werden, strömt zu diesem Zeitpunkt die Frischluft von der Ventilöffnung der Einlaßventile 5, wobei sich die Öffnungen an der zu den Abschirmwänden 15 entgegengesetzten Seite befinden, an den halbkugelförmigen Umfangs-Wandabschnitten 16 in die Hauptkammer 4. Wie es durch die Pfeile S in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, strömt dann die Frischluft an der sich unterhalb der Einlaßventile 5 befindenden inneren Wand des Zylinders nach unten und bewegt sich dann an der Oberseite de Kolbens 2 vorwärts und strömt dann an der sich unterhalb der Auslaßventile 7 befindenden inneren Wand des Zylinders nach oben. Somit strömt die Frischluft in der Hauptkammer 4 in Form eines Umlaufes. Das Verbrennungsgas in der Hauptkammer wird über die Auslaßventile 7 durch den in Form eines Umlaufes strömenden Luftstrom S abgegeben.
  • Wie Fig. 2 entnommen werden kann, sind die Einlaßventile 5 am Umfangsabschnitt der inneren Wand 3a des Zylinderkopfes 3 an jeder Seite der Öffnung 10 angeordnet; wenn nur die Umfangsabschnitte der Einlaßventile 5 betrachtet werden, die sich innerhalb der Bereiche der halb zylindrischen Umfangs-Wandabschnitte 16 befinden, sind daher die Umfangsabschnitte der Einlaßventile 5, die von der Öffnung 10 entfernt liegen, im Vergleich zu den nahe der Öffnung 10 angeordneten Umfangsabschnitten der Einlaßventile 5 näher am Umfangs-Endabschnitt der inneren Wand 3a des Zylinderkopfes 3 angeordnet. Als Ergebnis strömt Frischluft in einfacher Weise von den sich nahe der Öffnung 10 befindenden Ventilöffnungen in die Hauptkammer 4; somit hat die von den Einlaßkanälen 6 in die Hauptkammer 4 strömende Frischluft eine Geschwindigkeitsverteilung, wie sie durch die Pfeile in Fig. 6 dargestellt ist. Und zwar wird die Geschwindigkeitskomponente der Frischluft zur Öffnung 10 hin maximal; nachdem sich die die maximale Geschwindigkeitskomponente aufweisenden und zur Öffnung 10 hin strömenden Luftströme unterhalb der Öffnung 10 gemischt haben, bewegen sich die vereinigten Luftströme an der inneren Wand des Zylinders nach unten.
  • Da gemäß Vorbeschreibung die die maximale Geschwindigkeitskomponente aufweisenden Luftströme unterhalb der Öffnung 10 gemischt werden und dann nach unten strömen, wird Verbrennungsgas in der Vorkammer 9 durch diese Luftströme, wie es durch den Pfeil T in Fig. 5 dargestellt ist, wirksam abgesaugt. Da die Luftströme desweiteren nach dem Mischen an der inneren Wand des Zylinders nach unten strömen, befindet sich fast nur Frischluft in der Hauptkammer 4 unterhalb der Öffnung 10; demzufolge wird zu Beginn des Kompressionstaktes Frischluft über die Öffnung 10 in die Vorkammer 9 gedrückt.
  • Kraftstoff wird dann zum Ende des Kompressionstaktes von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 11 zur Vorkammer 9 hin eingespritzt; dieser eingespritzte Kraftstoff wird dann in der Vorkammer 9 entflammt und verbrannt. Da gemäß Vorbeschreibung Frischluft in die Vorkammer 9 gedrückt wird, nachdem Verbrennungsgas in der Vorkammer 9 abgesaugt wurde, wurde der Vorkammer 9 eine große Menge an Luft zugeführt; somit wird der in die Vorkammer 9 eingespritzte Kraftstoff in der Vorkammer 9 einfach entflammt und angemessen verbrannt.
  • Wenn der Druck in der Vorkammer 9 wächst, wird in der Vorkammer 9 nahe der Öffnung 10 vorliegendes unverbranntes Luft-Kraftstoff-Gemisch aus der Öffnung 10 in die Hauptkammer 4 herausgestoßen; dann wird, wie es durch K in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist, Brenngas aus der Öffnung 10 herausgestoßen. Das unverbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch und das Brenngas gehen zwischen der Oberseite des Kolbens 2 und der inneren Wand 3a des Zylinderkopfes 3 hindurch und bewegen sich zwischen den Auslaßventilen 7 an der Symmtrieebene a-a vorwärts. Da sich das unverbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch und das Brenngas, nachdem sie aus der Öffnung 10 ausgestoßen wurden, vorwärts bewegen, während sie leicht in die Seitenrichtung sprühen, strömen ein Teil des unverbrannten Luft- Kraftstoff-Gemisches und ein Teil des Brenngases in die Vertiefungen 13 unterhalb der Auslaßventile 7, wie es in Fig. 7 dargestellt ist; dann wird das mit Luft in der Vertiefung 13 gemischte unverbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch durch das Brenngas entflammt und verbrannt. Da der Abstand zwischen den Einlaßventilen 5 groß ist, bewegen sich, wie es Fig. 7 entnommen werden kann, ein großer Teil des unverbrannten Luft- Kraftstoff-Gemisches und ein großer Teil des Brenngases zu den Auslaßventilen 7 vorwärts, ohne durch die Abschirmwände 15 behindert zu werden. Wenn die Auslaßventile 7 geschlossen sind, sind, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, die Auslaßventile 7 von der inneren Wand 3a des Zylinderkopfes 3 leicht zurückgezogen; demzufolge sind Räume 17 unterhalb der Auslaßventile 7 geschaffen. Desweiteren ist, wie es in den Fig. 2 und 7 dargestellt ist, der Abstand zwischen den Auslaßventilen 7 gering; demzufolge strömen das unverbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch und das Brenngas, die sich vor die Auslaßventile 7 bewegen, in die Räume 17 unterhalb der Auslaßventile 7; das mit Luft in den Räumen 17 gemischte, unverbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch wird durch das Brenngas entflammt und verbrannt. Da sowohl die Luft in den Vertiefungen 13 unterhalb der Einlaßventile 5 als auch die Luft in den Räumen 17 unterhalb der Auslaßventile 7 zur Verbrennung genutzt wird, ist es folglich möglich, eine hohe Motorleistungsabgabe zu erhalten.
  • Wie es in Fig. 10 dargestellt ist, erstreckt sich ferner ein Paar von Einlaßkanälen 6 in der Nähe der Vorkammer 9; unterhalb der Einlaßkanäle 6 sind jeweils Kühlwasserkanäle 18 ausgebildet. Dennoch ist zwischen der Vorkammer 9 und jedem der Einlaßkanäle 6 kein Kühlwasserkanal ausgebildet; statt dessen sind zwischen dem oberen Wandabschnitt 9a der Vorkammer 9 und den Einlaßkanälen 6 dünnwandige, feste Zylinderkopfabschnitte 19. Da die Innenwände der Einlaßkanäle 6 durch die in der Vorkammer 9 erzeugte Wärme stark geheizt werden, wird folglich in den Einlaßkanälen 6 stromende Frischluft erwärmt; es ist daher möglich, die Vergasung des eingespritzten Kraftstoffes zu erhöhen, insbesondere wenn der Motor bei niedriger Motortemperatur gestartet wird.
  • Da Frischluft in die Vorkammer gedrückt wird, nachdem Verbrennungsgas in der Vorkammer abgesaugt wurde, ist es wie vorstehend genannt erfindungsgemäß möglich, ein gutes Entflammen und Verbrennen in der Vorkammer zu erhalten.
  • Ein Diesel-Zweitaktverbrennungsmotor mit einem Paar von an einer Seite der inneren Wand des Zylinderkopfes angeordneten Einlaßventilen und einem Paar von an der anderen Seite der inneren Wand des Zylinderkopfes angeordneten Auslaßventilen. Die sich an der Auslaßventil-Seite befindenden Ventilöffnungen der Einlaßventile sind durch entsprechende Abschirmwände bedeckt. Eine Vorkammer ist im Zylinderkopf ausgebildet; die Öffnung der Vorkammer ist zwischen den Einlaßventilen im Umfangs-Innenwand-Abschnitt des Zylinderkopfes angeordnet, der am weitesten von den Auslaßventilen entfernt angeordnet ist.

Claims (8)

1. Diesel-Zweitaktverbrennungsmotor, der aufweist:
einen Zylinderkopf (3) mit einer inneren Wand (3a),
ein Paar von an einer Seite der inneren Wand (3a) des Zylinderkopfes (3) angeordneten Einlaßventilen (5),
eine an der anderen Seite der inneren Wand (3a) des Zylinderkopfes (3) angeordnete Auslaßventil-Einrichtung (7),
ein Paar von Abschirmwänden (15), von denen jede an der inneren Wand (3a) des Zylinderkopfes (3) ausgebildet ist, um sich an der Seite der Auslaßventil-Einrichtung befindende Ventilöffnungen der Einlaßventile (5) abzuschirmen,
eine Vorkammer (9), die im Zylinderkopf (3) ausgebildet ist und die eine in einem Umfangsabschnitt der inneren Wand (3a) des Zylinderkopfes (3) nach vorn gerichtete Öffnung (10) hat, wobei der Abschnitt zwischen den Einlaßventilen (5) am weitesten von der Auslaßventil-Einrichtung (7) entfernt angeordnet ist, und
eine in der Vorkammer (9) angeordnete Kraftstoffeinspritzvorrichtung (11).
2. Diesel-Zweitaktverbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der von der Öffnung (10) entfernt liegende nicht abgeschirmte Umfangsabschnitt (16) von jedem Einlaßventil (5) im Vergleich zu dem sich näher an der Öffnung (10) befindenden nicht abgeschirmten Umfangsabschnitt (16) jedes Einlaßventils (15) näher am Umfang der inneren Wand (3a) des Zylinderkopfes (3) angeordnet ist.
3. Diesel-Zweitaktverbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Auslaßventil-Einrichtung (7) ein Paar von Auslaßventilen (7) aufweist, die in bezug auf eine eine Achse eines Zylinders des Motors aufweisende Symmetrieebene symmetrisch angeordnet sind, und daß
die Einlaßventile (5) in bezug auf die Symmetrieebene symmetrisch angeordnet sind, wobei die Öffnung (10) auf der Symmetrieebene angeordnet und an der Symmetrieebene zu einem Mittelabschnitt einer Hauptkammer (4) hin gerichtet ist, wobei der Abstand zwischen den Einlaßventilen (5) größer als der Abstand zwischen den Auslaßventilen (7) ist.
4. Diesel-Zweitaktverbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Öffnung (10) eine Querweite hat, die kleiner als der Abstand zwischen den Einlaßventilen (5) ist.
5. Diesel-Zweitaktverbrennungsmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Querweite der Öffnung (10) größer als der Abstand zwischen den Auslaßventilen (7) ist.
6. Diesel-Zweitaktverbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Paar von Vertiefungen (13) an der inneren Wand (3a) des Zylinderkopfes (3) ausgebildet ist und die Einlaßventile (5) in den entsprechende Vertiefungen (13) angeordnet sind, wobei jede der Vertiefungen (13) einen die Abschirmwand (15) bildenden halb zylindrischen Umfangs-Wandabschnitt hat.
7. Diesel-Zweitaktverbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
jede der Vertiefungen (13) einen konischen Umfangs-Wandabschnitt hat, der sich gegenüber der Abschirmwand (15) befindet und zu einer Hauptkammer (4) hin auseinandergeht.
8. Diesel-Zweitaktverbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Zylinderkopf (3) in sich Einlaßkanäle (6) hat und dünnwandige feste Abschnitte (19) zwischen der Vorkammer (9) und jedem Einlaßkanal (6) angeordnet sind.
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