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DE1006665B - Air-compressing internal combustion engine - Google Patents

Air-compressing internal combustion engine

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Publication number
DE1006665B
DE1006665B DEM25519A DEM0025519A DE1006665B DE 1006665 B DE1006665 B DE 1006665B DE M25519 A DEM25519 A DE M25519A DE M0025519 A DEM0025519 A DE M0025519A DE 1006665 B DE1006665 B DE 1006665B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
piston
combustion chamber
point
impact
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEM25519A
Other languages
German (de)
Inventor
Dr-Ing Axel Bodey
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caterpillar Energy Solutions GmbH
Original Assignee
Motoren Werke Mannheim AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Motoren Werke Mannheim AG filed Critical Motoren Werke Mannheim AG
Priority to DEM25519A priority Critical patent/DE1006665B/en
Publication of DE1006665B publication Critical patent/DE1006665B/en
Pending legal-status Critical Current

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Description

Luftverdichtende Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine luftverdichtende Brennkraftmaschine mit Tauchkolben, bei der Brennstoff gegen Ende des Verdichtungshubes in einen im Kolben untergebrachten, nahezu die gesamte Verbrennungsluft enthaltenden Brennraum, vorzugsweise von der Form eines Rotationskörpers mit eingezogenem Rand, in geschlossenem Strahl auf eine erwärmte Stelle der dem Kolbeninneren zugewandten Brennraumwand gespritzt wird, wobei die muldenförmig ausgebildete Auftreffstelle mit den übrigen Brennraumwänden aus einem Stück besteht.Air Compressing Internal Combustion Engine The invention relates to an air-compressing internal combustion engine with plunger pistons, in which fuel against At the end of the compression stroke in one housed in the piston, almost the entire one Combustion air containing combustion chamber, preferably in the form of a body of revolution with a drawn-in edge, in a closed beam on a heated area of the dem Piston interior facing combustion chamber wall is injected, the trough-shaped The point of impact with the remaining combustion chamber walls consists of one piece.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine betriebssichere und fertigungsgerechte Lösung zur Schaffung einer erwärmten Auftreffstelle für den Brennstoffstrahl zu finden, und zwar derart, daß die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens an keine bestimmte Gestalt des im Kolben liegenden und nahezu die gesamte Verbrennungsluft enthaltenden Brennraumes und an keine besondere Düsenlage gebunden ist.It is the object of the invention to provide an operationally reliable and ready-to-manufacture Solution to create a heated point of impact for the fuel jet find, in such a way that the application of the method according to the invention to none certain shape of the piston lying in the piston and almost all of the combustion air containing combustion chamber and is not bound to any particular nozzle position.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Auftreffstelle gegenüber der Kühlwirkung des in das Kolbeninnere spritzenden Schmieröles durch einen isolierenden Luftraum abgeschirmt ist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Wandstärke der Auftreffstelle geringer ausgebildet als die Wandstärke der übrigen dem Kolbeninneren zugekehrten Brennraumwände, so daß ein verminderter Wärmeabfluß von der Auftreffstelle erzielt wird. Die Wirkung dieser Brennraumgestaltung liegt besonders in einem um etwa 1 kg/cm2 gesteigerten mittleren effektiven Druck bei gleichzeitiger Senkung des Verbrauches, der Abgastemperatur und der Abgastrübung.This object is achieved according to the invention in that the point of impact against the cooling effect of the lubricating oil splashing into the piston interior an insulating air space is shielded. In a further embodiment of the invention the wall thickness of the point of impact is made less than the wall thickness of the the remaining combustion chamber walls facing the interior of the piston, so that a reduced heat dissipation is achieved from the point of impact. The effect of this combustion chamber design lies especially in a mean effective pressure increased by about 1 kg / cm2 simultaneous reduction in consumption, exhaust gas temperature and exhaust gas opacity.

Einsätze in Brennräumen, die während des Betriebes eine höhere Temperatur annehmen, vielfach bei solchen in Form einer offenen flachen Mulde, sind bekannt. Derartige Einsätze sind durch Einschrauben, Einnieten oder Eingießen befestigt und nehmen im Betrieb dadurch, daß ihre Berührungsfläche mit dem als Wärmeableiter dienenden Kolben nur klein ist, eine höhere Temperatur als der Kolben selbst an. Sie weisen den Nachteil auf, daß sie die Festigkeit des Kolbenbodens durch die für die Befestigung notwendigen Unterbrechungen der Wände vermindern und örtliche Wärmebeanspruchungen hervorrufen, die zti Spannungsrissen führen. Außerdem können sich die Einsätze im Betrieb lösen und einen Totalschaden der Maschine hervorrufen.Use in combustion chambers that have a higher temperature during operation assume, often with those in the form of an open shallow trough, are known. Such inserts are attached by screwing, riveting or casting take in operation in that their contact surface with the serving as a heat sink Piston is only small, a higher temperature than the piston itself. You wise the disadvantage that it increases the strength of the piston crown due to the fastening Reduce necessary interruptions in the walls and local heat loads cause some stress cracks. In addition, the stakes in the Disengage the operation and cause a total loss of the machine.

Es ist bei Einspritzbrennkraftmaschinen mit im Kolben gelegenem Verbrennungsraum, der einen eingezogenen Rand aufweist, schon verschiedentlich vorgeschlagen worden, den Brennstoffstrahl auf eine dem Kolbeninneren zugewandte Stelle des Brennraumes auftreffen zu lassen, die mit den übrigen Brennraumwänden aus einem Stück besteht, wobei diese Stelle die Form einer kleinen Mulde oder einer Erhöhung aufweisen oder völlig eben sein kann. Diese bekannten Prallkörper können jedoch nicht die Wirkung des Erfindungsgegenstandes haben, da sie nicht in der Lage sind, eine wesentlich höhere Temperatur als die übrigen Brennraumwände anzunehmen. Erst durch die örtliche Temperaturerhöhung an der Auftreffstelle des Brennstoffstrahles, die gemäß der Erfindung auf einfache und betriebssichere Weise möglich wird, gelingt es, den Brennstoffstrahl in dem vorstehend angegebenen Sinne günstig zu beeinflussen.In the case of injection engines with a combustion chamber located in the piston, which has a retracted edge, has already been proposed on various occasions, the fuel jet to a point of the combustion chamber facing the interior of the piston to be allowed to hit, which consists of one piece with the remaining combustion chamber walls, this point having the shape of a small depression or an elevation or can be completely flat. However, these known impact bodies cannot have the effect of the subject matter of the invention, since they are not able to have an essential assume a higher temperature than the other walls of the combustion chamber. Only through the local Increase in temperature at the point of impact of the fuel jet according to the invention becomes possible in a simple and reliable manner, the fuel jet succeeds to influence favorably in the sense indicated above.

In der Zeichnung ist ein Beispiel der Erfindung an einem im Kolben liegenden Verbrennungsraum im Schnitt dargestellt.In the drawing is an example of the invention on one in the piston lying combustion chamber shown in section.

Die Abbildung zeigt einen Schnitt durch das Oberteil des Kolbens und die angrenzende Zylinderkopfpartie in der oberen Totpunktlage. Die Schnittebene liegt in der Kolbenmittelachse und in der Düsenachse.The illustration shows a section through the upper part of the piston and the adjacent cylinder head section in the top dead center position. The cutting plane lies in the piston center axis and in the nozzle axis.

Im Kolben 1 befindet sich ein Brennraum 2 von der Form eines Rotationsellipsoides. Es ist natürlich auch möglich, dem Brennraum eine andere Gestalt zu geben. Eine überströmöffnung 3 verbindet den Brennraum 2 mit dem Zylinderraum 4. Diese Überströmöffnung 3 kann eine von der bildlichen Darstellung abweichende Gestalt haben, z. B. kann der eingezogene Rand völlig fehlen, die Form der Öffnung 3 von oben auf die Kolbenoberseite gesehen kann rund, oval oder eckig sein und der eingezogene Rand kann Ausnehmungen besitzen. Die Mittelachse 7 des Brennraumes ist in Richtung auf die Einspritzdüse 6 hin verschoben. Sie kann auch mit der Kolbenmittelachse 8 zusammenfallen oder in anderer Richtung verschoben sein. Die Mittelachse 5 der Einspritzdüse 6 ist auf den Brennraummittelpunkt gerichtet, wenn der Kolben im oberen Totpunkt steht. Es können aber auch abweichende Düsenlagen, beispielsweise ein Zusammenfallen der Achsen 5 und 8, vorgesehen sein. Die Überströmöffnung kann, wie dargestellt, zur Düse hin verschoben sein, es kann aber auch eine zur Achse 7 mittige Lage angewendet werden. Die Einspritzdüse 6 ist so ausgebildet, daß sie einen möglichst geschlossenen Strahl (Spritzwinkel 0°) ergibt. Der Einspritzdruck ist gegenüber dem _Normalwert von etwa 125 kg/cm= auf etwa 110 kg/cm2 abgesenkt, wodurch die kandzerstäubung des Strahles vermindert und die Durchschlagskraft so erhöht wird, daß der Strahl gerade noch auf die im Kolbeninneren 9 zugekehrte Wandpartie 10 des Brennraumes 2 auftrifft. Die Wandpartie 10 ist zu einer halbkugeligen Mulde 11 ausgestaltet, die der Brennstoffstrahl unter Berücksichtigung der Ablenkung durch die Luftbewegung im Brennraum etwa in ihrem Mittelpunkt trifft; denn der Brennstoffstrahl folgt bedingt durch die im Brennraum herrschende Luftbewegung nicht der Düsenachse 5, sondern wird in Richtung der strichpunktierten Linie 13 abgelenkt. Die Stelle 10 ist durch den Luftraum 12 gegen die Kühlwirkung des in das Kolbeninnere 9 vom Triebwerk aus dem Kurbelgehäuse emporgeschleuderten Schmieröls isoliert. Der Luftraum 12 ist durch die Stopfen 15 verschlossen. Die Wandstärke der Auftreffstelle 10 ist an den wärmeableitenden O_uerschnitten 14 gegenüber der Wandstärke der anderen Brennraumwände 16 vorzugsweise etwa auf die Hälfte vermindert, damit der Wärmeabfluß nach den übrigen Kolbenteilen nach Möglichkeit vermindert ist, die Festigkeit des Kolbenbodens jedoch erhalten bleibt. Es scheint so, daß eine zu hohe Temperatur der Auftreffstelle 10 nicht die gewünschte Wirkung ergibt, so daß es notwendig ist, den richtigen Wert der Wärmeableitung im Versuch zu bestimmen. Die Auftreffstelle 10 kann auch ohne Mulde 11 ausgeführt werden, da die Verbesserung der Arbeitsweise, welche durch die Erfindung erzielt wird, im wesentlichen auf eine Wärmewirkung zurückzuführen ist, die eine bessere Aufbereitung des eingespritzten Brennstoffes zur Folge hat. Es ist ferner notwendig, die Lage der Auftreffstelle unter Berücksichtigung der Luftbewegung im Verbrennungsraum so zu wählen, daß der Brennstoffstrahl etwa die Mitte der Mulde trifft.In the piston 1 there is a combustion chamber 2 in the shape of an ellipsoid of revolution. It is of course also possible to give the combustion chamber a different shape. One Overflow opening 3 connects the combustion chamber 2 with the cylinder chamber 4. This overflow opening 3 can have a shape different from the illustration, e.g. B. can the indented edge is completely missing, the shape of the opening 3 from above onto the top of the piston seen can be round, oval or angular and the drawn-in edge can be recesses own. The central axis 7 of the combustion chamber is in the direction of the injection nozzle 6 moved towards. You can also coincide with the piston center axis 8 or be shifted in the other direction. The central axis 5 of the injection nozzle 6 is on directed towards the center of the combustion chamber when the piston is at top dead center. It however, different nozzle positions can also be used, for example the axes coinciding 5 and 8, may be provided. The overflow opening can, as shown, be shifted towards the nozzle, but a central position to the axis 7 can also be used will. The injection nozzle 6 is designed so that it is as closed as possible Spray (spray angle 0 °) results. The injection pressure is opposite the _normal value from approx. 125 kg / cm = reduced to approx. 110 kg / cm2, whereby the edge atomization of the The beam is reduced and the penetration power is increased so that the beam is straight still strikes the wall section 10 of the combustion chamber 2 facing inside the piston 9. The wall section 10 is designed as a hemispherical trough 11, which the fuel jet taking into account the deflection caused by the air movement in the combustion chamber approximately in hits its center; because the fuel jet follows due to the in the combustion chamber The prevailing air movement is not the nozzle axis 5, but is in the direction of the dash-dotted line Line 13 diverted. The point 10 is through the air space 12 against the cooling effect of the thrown up into the piston interior 9 by the engine from the crankcase Lubricating oil isolated. The air space 12 is closed by the plug 15. the The wall thickness of the point of impact 10 is opposite to the heat-dissipating O_uerschnitte 14 the wall thickness of the other combustion chamber walls 16 preferably reduced by about half, so that the heat flow to the remaining piston parts is reduced as far as possible is, but the strength of the piston crown is retained. It seems that too high a temperature of the point of impact 10 does not produce the desired effect, so that it is necessary to determine the correct value of the heat dissipation in the experiment. The point of impact 10 can also be carried out without a trough 11, as the improvement the operation achieved by the invention, essentially on one Thermal effect is due to the better processing of the injected Fuel. It is also necessary to know the location of the point of impact to be selected taking into account the air movement in the combustion chamber so that the Fuel jet hits about the middle of the trough.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Luftverdichtende Brennkraftmaschine mit Tauchkolben, bei der Brennstoff gegen Ende des Verdichtungshubes in einen im Kolben untergebrachten, nahezu die gesamte Verbrennungsluft enthaltenden Brennraum, vorzugsweise von der Form eines Rotationskörpers mit eingezogenem Rand, in geschlossenem Strahl auf eine erwärmte Stelle der dem Kolbeninneren zugewandten Brennraumwand gespritzt wird, wobei die muldenförmig ausgebildete Auftreffstelle mit den übrigen Brennraumwänden aus einem Stück besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffstelle (10) gegenüber der Kühlwirkung des in das Kolbeninnere spritzenden Schmieröls durch einen isolierenden Luftraum (12) abgeschirmt ist. z. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, gekenzeichnet dadurch, daß die Wandstärke (14) der Auftreffstelle (10) geringer ist als die Wandstärke der übrigen dem Kolbeninneren zugekehrten Brennraumwände (16), so daß ein verminderter Wärmeabfluß von der Auftreffstelle (10) erzielt wird. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Wandstärke (14) der Auftreffstelle (10) etwa halb so groß wie die Wandstärke der übrigen dem Kolbeninneren zugekehrten Brennraumwandung (16) ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 854 599, 751721, 483 762; deutsche Patentanmeldung M17282Ia/46a@ (Patent #\Tr. 930248).PATENT CLAIMS: 1. Air-compressing internal combustion engine with plunger piston, in which fuel towards the end of the compression stroke is placed in a combustion chamber accommodated in the piston and containing almost all of the combustion air, preferably in the form of a rotary body with a drawn-in edge, in a closed jet to a heated point on the inside of the piston Combustion chamber wall is injected, the trough-shaped impact point consisting of one piece with the remaining combustion chamber walls, characterized in that the impact point (10) is shielded from the cooling effect of the lubricating oil spraying into the interior of the piston by an insulating air space (12). z. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the wall thickness (14) of the point of impact (10) is less than the wall thickness of the remaining combustion chamber walls (16) facing the piston interior, so that a reduced heat flow from the point of impact (10) is achieved. 3. Internal combustion engine according to claim 1 and 2, characterized in that the wall thickness (14) of the point of impact (10) is about half as large as the wall thickness of the remaining combustion chamber wall (16) facing the piston interior. Considered publications: German Patent Nos. 854 599, 751721, 483 762; German patent application M17282Ia / 46a @ (Patent # \ Tr. 930248).
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