DE1040311B - Injection internal combustion engine with a combustion chamber preferably located in the piston - Google Patents
Injection internal combustion engine with a combustion chamber preferably located in the pistonInfo
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Description
Einspritzbrennkraftmaschine mit einer vorzugsweise im Kolben liegenden Brennkammer Die Erfindung bezieht sich auf ,eine Einspritzbrennkraftmaschine mit einer vorzugsweise im Kolben liegenden, exzentrisch zur Zylinderachse angeordneten, als Wirbelkammer ausgebildeten Brennkammer, «-elche auf der der Zylinderachse benachbarten Seite gegen den Spalt zwischen Kolben und Zylinderkopf durch eine von der Brennkammer unterschnittene Überfallkante und auf der dem Zylinderumfang benachbarten Seite durch eine schräg nach außen gerichtete Wandung begrenzt wird, wobei der Brennstoff durch eine schräg von außen gegen die Brennkammer gerichtete Einspritzdüse eingespritzt wird, so daß die im Verdichtungshub über die Überfallkante verdrängte Luft in dieser eine Drehbewegung ausführt und der Brennstoff in die sich drehende Luft eingespritzt wird.Injection internal combustion engine with a preferably located in the piston Combustion chamber The invention relates to an internal combustion engine with injection one preferably located in the piston, arranged eccentrically to the cylinder axis, Combustion chamber, designed as a swirl chamber, on the one adjacent to the cylinder axis Side against the gap between the piston and cylinder head through one of the combustion chamber undercut overflow edge and on the side adjacent to the cylinder circumference is limited by an obliquely outwardly directed wall, the fuel injected through an injection nozzle directed at an angle from the outside towards the combustion chamber is, so that the air displaced in the compression stroke over the overflow edge in this rotates and injects the fuel into the rotating air will.
Bei bekannten Brennkraftmaschinen dieser Art wird der Brennstoff vom Zylinderkopf her etwa zentral in die im Kolben angeordnete, etwa birnenförmig gestaltete Brennkammer gespritzt. Das Einspritzen erfolgt jedoch hierbei derart, daß der Brennstoffkegel gleichmäßig über den kreisförmigen Querschnitt der im Kolben angeordneten Brennkammer verteilt wird, wobei die Brennstoffdüse mit Bezug auf die Wandungen des Brennraumes derart gerichtet ist, daß ein Anprallen von Flüssigkeitsteilchen an die Wandung des Verbrennungsraumes vermieden wird. Eine solche Maschine ergibt jedoch ebenfalls keine vollkommene Verbrennung.In known internal combustion engines of this type, the fuel is from The cylinder head is roughly centered in the pear-shaped configuration in the piston Combustion chamber injected. However, the injection takes place here in such a way that the fuel cone evenly over the circular cross-section of the combustion chamber arranged in the piston is distributed, the fuel nozzle with respect to the walls of the combustion chamber is directed such that an impact of liquid particles on the wall of the combustion chamber is avoided. However, such a machine also yields not a perfect burn.
Bei einer anderen bekannten Ausführung, bei welcher der Brennstoff gegen die Wandung der Brennkammer gespritzt wird, liegen die vom Brennstoff getroffenen Wandungen der Brennstoffdüse gegenüber, so daß der Brennstoff bereits die Brennkammer durchquert hat, bevor er die Wandung trifft. Hierbei ist jedoch der Brennstoff beim Auftreffen auf der Wandung bereits weitgehend vergast.In another known embodiment in which the fuel is sprayed against the wall of the combustion chamber, are those hit by the fuel Walls of the fuel nozzle opposite, so that the fuel is already in the combustion chamber before hitting the wall. Here, however, the fuel is with Hitting the wall already largely gassed.
Die Erfindung bezweckt demgegenüber eine solche Einspritzung des Brennstoffes, daß er von der in die Brennkammer einströmenden Luft noch in flüssigem Zustand erfaßt und in Richtung des Brennstoffwirbels auf den Inhalt der Brennkammer verteilt wird. Die Erfindung besteht demgemäß im wesentlichen darin, daß die auf einer Seite der Zvlinderacbse liegende Brennkammer als walzen- oder wannenförmige Wirbelkammer mit einer sich etwa in Richtung der Walzenachse quer erstreckenden Überfallkante ausgebildet ist und der Brennstoff zu einem wesentlichen Teil in flüssiger Form auf die der Einspritzdüse benachbarte, der Überfallkante gegenüberliegende schräge Wand aufgespritzt wird, so daß er durch die über die Überfallkante kataraktartig überströmende rotierende Luft von der Wand abgelöst und in Wirbelrichtung mitgenommen wird. Durch die Erfindung läßt sich praktisch eine vollkommene Erfassung des auf die Wandung aufgespritzten Brennstoffes durch die über die Überfallkante überströmende Luft erzielen, indem der Luftstrom den etwa in gleicher Richtung eingespritzten Brennstoff über die Wandungsfläche der Wirbelkammer verhältnismäßig weit verteilt, so daß jedes Luftteilchen zu einem entsprechenden Brennstoffteilchen Zutritt hat und dadurch unter Ablösung und Verdampfung der einzelnen Brennstoffteilchen eine praktisch vollkommene Verbrennung des Brennstoffes in der Wirbelkammer sicherstellt. Für die weitgehende Verteilung des Brennstoffes auf die Wirbelkammer ist hierbei zugleich die walzen- oder wannenförmige Gestaltung derselben, z. B. im Gegensatz zu einer kugel- oder birnenförmigen Form, von besonderem Vorteil. Vorzugsweise ist in an sich bekannter Weise die kataraktartige Überfallkante derart ausgebildet, daß sie sich beiderseits nach dem Zylinderumfang oder dem Kolbenrand zu verjüngt bzw. verliert.In contrast, the invention aims at such an injection of the fuel, that it is still in a liquid state from the air flowing into the combustion chamber and is distributed to the contents of the combustion chamber in the direction of the fuel vortex. The invention consists essentially in that on one side of the Zvlinderacbse horizontal combustion chamber as a cylinder or tub-shaped vortex chamber an overflow edge extending transversely in the direction of the roll axis is and the fuel to a substantial extent in liquid form on the Injection nozzle adjacent inclined wall opposite the overflow edge is sprayed on is, so that it by the overflowing overflowing like a cataract overflowing rotating Air is detached from the wall and carried along in the direction of the vortex. Through the invention can be practically a complete coverage of the sprayed onto the wall Achieve fuel through the air flowing over the overflow edge by the air flow the fuel injected in approximately the same direction over the wall surface the vortex chamber relatively widely distributed, so that each air particle to one corresponding fuel particles has access and thus with detachment and evaporation of the individual fuel particles practically complete combustion of the fuel ensures in the swirl chamber. For the extensive distribution of the fuel on the vortex chamber is here at the same time the cylindrical or trough-shaped design same, e.g. B. in contrast to a spherical or pear-shaped shape, of special Advantage. The cataract-like overflow edge is preferably in a manner known per se designed so that they are on both sides after the cylinder circumference or the piston edge too rejuvenated or lost.
Vorteilhaft ist die Spritzdüse in der Symmetrieebene der Brennkammer angeordnet, wobei der Brennstoff in einem Strahl oder in mehreren Strahlen fächerartig auf die der Einspritzdüse benachbarte Wandung der Brennkammer gerichtet ist.The spray nozzle is advantageous in the plane of symmetry of the combustion chamber arranged, the fuel in a jet or in a plurality of jets fan-like is directed towards the wall of the combustion chamber adjacent to the injection nozzle.
Zum Vorwärmen der Brennkammer kann in zweckmäßiger Weise eine Glühkerze in der -Nähe der die Brennkammer begrenzenden wulstförmigen Kante angeordnet sein, wo eine kräftige Durchmischung des Brennstoffstrahles mit einem Luftwirbel stattfindet. Das kann dadurch besonders wirksam beheizt und die Bereitschaft zur Zündung erhöht werden.A glow plug can expediently be used to preheat the combustion chamber be arranged in the vicinity of the bead-shaped edge delimiting the combustion chamber, where the fuel jet is vigorously mixed with an air vortex. This can be heated particularly effectively and the readiness for ignition increased will.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird des weiteren der Brennstoff in zwei Strahlen eingespritzt, von denen der eine in der Nähe der Einspritzdüse etwa in Richtung der Luftströmung gegen die Brennkammerwand und der andere Strahl in die Nähe der Überfallkante bzw. der Glühkerze gespritzt wird. Auch kann der Brennstoff in einem zusammenhängenden Schleierstrahl, etwa mittels einer Zapfendüse, eingespritzt werden, wobei die Spritzrichtung derart ist, daß der größere Teil des Strahles die Wand der Wirbelkammer benetzt, während der kleinere Teil sich unmittelbar dem gleichsinnigen Luftteil mitteilt.In a preferred embodiment of the invention is further the fuel in two Jets injected, one of which in the vicinity of the injection nozzle, roughly in the direction of the air flow against the combustion chamber wall and the other jet is sprayed in the vicinity of the overflow edge or the glow plug will. The fuel can also be in a coherent veil, for example by means of a spigot nozzle, the direction of injection being such that the larger part of the jet wets the wall of the vortex chamber, while the smaller part Part communicates directly to the air part in the same direction.
Zur wirtschaftlichen Herstellung der im Kolben angeordneten und die obere Kolbenfläche unterschneidenden Wirbelkammer ist diese vorteilhaft derart gestaltet, daß sie als Rotationshohlraum von einem Fräser mit einer nahezu senkrecht zur Achse der Einspritzdüse stehenden Achse, gegebenenfalls bei relativem Verschwenken von Kolben und Fräser zueinander um eine in der Nähe der inneren Begrenzungskarte der Wirbelkammer liegende Querachse. hergestellt werden kann.For the economical production of the arranged in the piston and the swirl chamber undercutting the upper piston surface, this is advantageously designed in such a way that that it is used as a rotary cavity by a milling cutter with a nearly perpendicular to the axis the axis of the injection nozzle, possibly with relative pivoting of Piston and cutter to one another around one near the inner boundary map of the Transverse axis lying in the vortex chamber. can be produced.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch den Brennraum und Zylinderkopf der '.Maschine, Fig. 2 einen Grundriß auf den Kolbenboden hierzu, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4 eine etwas andere Ausführung entsprechend dem Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2 und Fig.5 eine etwas andere Ausführung des Brennraumes in einem de.r Fig. 1 entsprechenden Schnitt. Im Maschinengehäuse 10 führt der Kolben 11 in üblicher Weise seine Hin- und Herbewegung aus, wobei er in Fig.l im oberen Kolbentotpunkt dargestellt ist. Im wassergekühlten Zylinderkopf 12 ist lieben je einem Einlaß- und einem Auslaßventil 13 eine Einspritzdüse 14 schräg angeordnet, welche in eine einen Teil des Brennraumes bildende Vertiefung 15 auf der Unterseite des Zylinderkopfes ausmündet.In the drawing, some embodiments of the invention are shown, namely Fig. 1 shows a vertical section through the combustion chamber and cylinder head of the '.Maschine, Fig. 2 is a plan view of the piston head for this purpose, Fig. 3 is a section along line 3-3 of the Fig. 2, Fig. 4 a slightly different embodiment corresponding to the section along line 3-3 of Fig. 2 and Fig. 5 a slightly different embodiment of the combustion chamber in a section corresponding to that of Fig. 1. In the machine housing 10 , the piston 11 performs its back and forth movement in the usual manner, it being shown in Fig.l in the top dead center of the piston. In the water-cooled cylinder head 12, an injection nozzle 14 is arranged obliquely, one inlet and one outlet valve 13 , which opens into a recess 15 forming part of the combustion chamber on the underside of the cylinder head.
Der Brennraum wird im wesentlichen durch eine Wirbelkammer 16 gebildet, welche im Kolbenboden angeordnet ist und sich in der Hauptsache in Achsrichtung der Einspritzdüse 14 erstreckt. derart, daß die Kammer auf der Seite der Einspritzdüse in einer schräg ansteigenden Wand 17 in den Kolbenrand übergeht, während die gegenüberliegende Seite durch eine wulstförmig vorspringende Kante 18 des Kolbenbodens gegen den Zylinderkopf bzw. gegen den Spaltraum 19 zwischen Kolbenboden und Zylinderkopf abgeschirmt ist.The combustion chamber is essentially formed by a swirl chamber 16, which is arranged in the piston crown and is mainly in the axial direction the injector 14 extends. such that the chamber is on the side of the injector in a sloping wall 17 merges into the piston edge, while the opposite Side by a bead-shaped protruding edge 18 of the piston head against the cylinder head or is shielded from the gap 19 between the piston head and the cylinder head.
Die Wand 17 kann hierbei eine kuppen- oder schwellenförmige Erhöhung 20 aufweisen.The wall 17 can be a dome-shaped or sill-shaped elevation 20 have.
Eine Glühkerze 21 ist neben der Einspritzdüse so angeordnet, daß der Glühdraht 22 in den Raum 15 oberhalb der eigentlichen Wirbelkammer 16 hineinragt.A glow plug 21 is arranged next to the injection nozzle so that the Filament 22 protrudes into space 15 above actual vortex chamber 16.
Zweckmäßig ist die Wirbelkammer 16 im Kolbenboden derart ausgebildet, daß sie durch einen bei 23 angedeuteten Fräser mit der Fräserachse 24 hergestellt werden kann, und zwar vorteilhaft derart, daß Fräser und Kolben zur Herstellung des Brennraumes um einen Punkt A in der Nähe der Kante 18 relativ zueinander verschwenkt werden.The swirl chamber 16 in the piston head is expediently designed in such a way that that it is produced by a milling cutter indicated at 23 with the milling cutter axis 24 can be, and advantageously in such a way that milling cutters and pistons for production of the combustion chamber pivoted relative to one another about a point A in the vicinity of the edge 18 will.
Der Brennstoff wird einerseits durch einen Strahl 25 gegen die ansteigende Wandung 17 bzw. gegen die kuppen- oder schwellenförmige Erhöhung 20 in dieser Wandung derart eingespritzt, daß er die Wandung als dünne Schicht überzieht und infolge der hohen Temperatur des Kolbenbodens mehr oder weniger schnell verdampft, wobei er von der in Richtung der Wirbel x strömenden Luft in dampfförmigem Zustand auf die Wirbelkammer 16 verteilt wird. Um jedoch auch die übrigen Teile des Brennraumes genügend mit Brennstoff zu versorgen, ist ein zweiter Brennstoffsträhl26 vorgesehen, welcher die in Richtung x in die Wirbelkammer einströmende Luft durchquert und gegen die gegenüberliegende Kante 18 des Kolbenbodens bzw. gegen die angrenzenden Teile der Wirbel- oder Brennkammer gerichtet ist.The fuel is on the one hand by a jet 25 against the rising Wall 17 or against the dome-shaped or threshold-shaped elevation 20 in this wall injected in such a way that it coats the wall as a thin layer and as a result the high temperature of the piston crown evaporates more or less quickly, whereby it rises from the air flowing in the direction of the vortex x in a vaporous state the vortex chamber 16 is distributed. However, around the other parts of the combustion chamber as well to provide sufficient fuel, a second fuel stream26 is provided, which crosses the air flowing into the vortex chamber in direction x and against the opposite edge 18 of the piston head or against the adjacent parts the vortex or combustion chamber is directed.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, kann der letztgenannte Strahl 26 als verhältnismäßig gebundener Strahl vorg r Sehen sein, während der Strahl 25 zweckmäßig in e aufgelöster Form auf die Wandung 17 bzw. derart auf diese oder die Erhöhung 20 aufgespritzt wird, daß der Brennstoff nach dem Aufspritzen auf die Wandung bzw. die Erhöhung 20 sieh schleierförmig über die ganze Wandung 17 verteilen kann.As can be seen from Fig. 2, the last-mentioned jet 26 can be seen as a relatively bound jet, while the jet 25 is expediently sprayed in a dissolved form on the wall 17 or in such a way on this or the elevation 20 that the fuel after the spraying onto the wall or the elevation 20 can be distributed over the entire wall 17 in a veil-shaped manner.
Von besonderem Vorteil ist ferner, daß der Strahl 26 gegen eine Stelle gerichtet ist, an welcher die durch den Kolbenboden verdrängte Luft infolge der auf sie kataraktartig wirkenden Überfallkante 18 Ablösungswirbel bildet und dadurch die Mischung von Luft und Brennstoff besonders begünstigt.It is also particularly advantageous that the beam 26 against a point is directed at which the air displaced by the piston crown as a result of the on them cataract-like overflow edge 18 forms separation eddies and thereby the mixture of air and fuel is particularly favorable.
Die Hauptverbrennung erfolgt in diesem Falle am Ablösewirbel der Wirbelkante, also an einer einheitliehen Front, die gegebenenfalls auch von einem oder mehreren Kraftstoffstrahlen fächerförmig und gleichsinnig mit der Luftbewegung beschickt werden kann. Der Brennstoff kann hierbei bzw. bei Einspritzung in den Luftraum der Wirbelkammer in bezug auf die zur Verfügung stehenden Luftmengen quantitativ abgestimmt werden.In this case, the main combustion takes place at the separation vortex at the edge of the vortex, thus on a uniform front, which may also be supported by one or more Fuel jets are fed fan-shaped and in the same direction as the air movement can be. The fuel can here or when injected into the air space of the Vortex chamber quantitatively matched with respect to the available air volumes will.
Von Vorteil ist ferner die Anordnung der Glühkerze im Bereich eines Zündstrahles, welcher gegen den maximalen Wirbelimpuls gerichtet ist, so daß große Relativgeschwindigkeiten und kurze Zündverzüge gewährleistet sind.The arrangement of the glow plug in the area of one is also advantageous Pilot jet, which is directed against the maximum vortex impulse, so that large Relative speeds and short ignition delays are guaranteed.
Trotz der hohen Wirbelimpulse ist der Verbrennungsraum nur mäßig zerklüftet, so daß er günstigste Vorbedingungen für die Verbrennung ergibt. Gleichzeitig wird die Kolbenmulde durch den aufgespritzten und verdampfenden Kraftstoff gleichmäßig gekühlt. Der Steg zwischen den Ventilen ist thermisch geschützt, da die Hauptverbrennung auf der den Ventilen gegenüberliegenden Seite stattfindet und durch die vorspringende Kante 18 am Kolbenboden abgeschirmt ist. Durch ihre Lage außerhalb der Zylinder- und Verbrennungszone ist ferner die Einspritzdüse thermisch entlastet und ergibt gute Kühlmöglichkeiten.Despite the high vortex impulses, the combustion chamber is only moderately fissured, so that it gives the most favorable preconditions for combustion. At the same time will the piston bowl evenly through the sprayed and evaporating fuel chilled. The web between the valves is thermally protected as the main combustion takes place on the side opposite the valves and through the protruding side Edge 18 is shielded on the piston crown. Due to their location outside the cylinder and combustion zone, the injector is further thermally relieved and yields good cooling options.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.4 ist die ansteigende Wandung 17 der Brennkammer im wesentlichen eben, ohne kuppen- oder schwellenförmige Ausbuchtung 20 vorgesehen. Der Brennstoff wird in diesem Falle z. B. in drei Strahlen 25a gegen die Wandung 17 gespritzt.In the embodiment of Figure 4, the rising wall 17 of the combustion chamber is essentially flat, without a dome-shaped or sill-shaped bulge 20 provided. The fuel is in this case, for. B. in three beams 25a against the wall 17 injected.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist die Wandung 17 leicht konkav ausgebildet, und der Brennstoff wird im wesentlichen in einem zusammenhängenden kegelförmigen Schleier 27 in den Brennraum 16 derart eingespritzt, daß ein Tei127a, zweckmäßig der gräßere Teil des Schleiers in flüssigem Zustand des Brennstoffes unmittelbar die Wandung 17 trifft, während der übrige Teil des Schleiers 27 b auf den Luftraum der Kammer verteilt wird.In the embodiment according to FIG. 5, the wall 17 is slightly concave, and the fuel is essentially injected into the combustion chamber 16 in a coherent conical veil 27 in such a way that part of the veil, suitably the larger part, of the veil in the liquid state of the fuel is directly the Wall 17 hits, while the remaining part of the veil 27 b is distributed over the air space of the chamber.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß eine einfache Zapfendüse mit trichterförmigem Strahlbild verwendbar ist, und ist infolge der teilweisen Kraftstoffaufbereitung durch Wandungsverdampfung einerseits und durch die unmittelbare Mischung mit der Verdichtungsluft andererseits vor allem für Maschinen mit hohen Drehzahlen geeignet.This embodiment has the advantage that a simple spigot nozzle can be used with a funnel-shaped spray pattern, and is due to the partial fuel processing by wall evaporation on the one hand and by direct mixing with the Compression air on the other hand, especially suitable for machines with high speeds.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DED17369A DE1040311B (en) | 1954-03-22 | 1954-03-22 | Injection internal combustion engine with a combustion chamber preferably located in the piston |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DED17369A DE1040311B (en) | 1954-03-22 | 1954-03-22 | Injection internal combustion engine with a combustion chamber preferably located in the piston |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1040311B true DE1040311B (en) | 1958-10-02 |
Family
ID=7035646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DED17369A Pending DE1040311B (en) | 1954-03-22 | 1954-03-22 | Injection internal combustion engine with a combustion chamber preferably located in the piston |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1040311B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1229777B (en) | 1955-06-27 | 1966-12-01 | Walter Pflaum Dr Ing | Internal combustion engine with fuel injection into the combustion chamber and with controllable heating or cooling of the combustion chamber wall |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT149914B (en) * | 1935-10-10 | 1937-06-10 | Maschf Augsburg Nuernberg Ag | Injection engine with a recess arranged in the piston. |
| DE652650C (en) * | 1932-04-14 | 1937-11-04 | Perkins Ltd F | Air-compressing injection internal combustion engine with self-ignition and an almost spherical combustion chamber |
| AT157619B (en) * | 1936-12-17 | 1939-12-27 | Perkins F Ltd | Injection internal combustion engine. |
| DE704342C (en) * | 1934-11-17 | 1941-03-28 | Heinrich Lanz Akt Ges | Internal combustion engine with swirl chamber |
| CH264714A (en) * | 1946-03-12 | 1949-10-31 | Ford Motor Co | Internal combustion engine with compression ignition. |
| GB643351A (en) * | 1946-09-06 | 1950-09-20 | Antonin Zelezny | Arrangement of the combustion space and the injection nozzle in internal combustion engines |
| DE865683C (en) * | 1951-12-18 | 1953-02-05 | Hans Krug | Injection process for a high-speed diesel engine with a combustion chamber of rotation in the piston |
-
1954
- 1954-03-22 DE DED17369A patent/DE1040311B/en active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE652650C (en) * | 1932-04-14 | 1937-11-04 | Perkins Ltd F | Air-compressing injection internal combustion engine with self-ignition and an almost spherical combustion chamber |
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| DE1229777B (en) | 1955-06-27 | 1966-12-01 | Walter Pflaum Dr Ing | Internal combustion engine with fuel injection into the combustion chamber and with controllable heating or cooling of the combustion chamber wall |
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