DE1013461B

DE1013461B - Swirl chamber diesel engine

Info

Publication number: DE1013461B
Application number: DED17346A
Authority: DE
Inventors: Otto Hartmann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1954-03-19
Filing date: 1954-03-19
Publication date: 1957-08-08

Description

Wirbelkammerdieselmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Wirbelkammerdieselmaschine mit einem in Richtung der Einspritzdüse verlaufenden, die Wirbelkammer mit dem Hauptbrennraum verbindenden Überströmkanal, bei welcher der Brennstoff im wesentlichen in Richtung des Überströmkanals gegen die Wandung desselben gespritzt und hierbei durch die im Verdichtungshub in die Wirbelkammer übertretende Luft in diese bzw. nach der Zündung des Brennstoffes in der Wirbelkammer durch den ausblasenden Wirbelkammerinhalt in den Hauptbrennraum mitgenommen wird.Swirl Chamber Diesel Engine The invention relates to a swirl chamber diesel engine with one running in the direction of the injection nozzle, the swirl chamber with the main combustion chamber connecting overflow channel, in which the fuel essentially in the direction of the overflow channel is injected against the wall of the same and this through the Air passing into the vortex chamber in the compression stroke in this or after the Ignition of the fuel in the vortex chamber by the contents of the vortex chamber being blown out is taken into the main combustion chamber.

Es sind Wirbelkammermaschinen mit kugelförmiger Wirbelkammer bekannt, bei denen die Einspritzdüse dem Überströmkanal gegenüber angeordnet ist und der Brennstoff entweder ganz auf die gegenüberliegende Kammerwand oder teilweise auf diese und teilweise in den überströmkanal bzw. gegen dessen Wandung gespritzt wird. Der Brennstoff muß hierbei die gesamte Wirbelkammer und den darin erzeugten Luftwirbel durchqueren, so daß nur ein geringer Bruchteil des eingespritzten Brennstoffes die Wandung im flüssigen Zustand erreicht.There are vortex chamber machines with a spherical vortex chamber known, in which the injection nozzle is arranged opposite the overflow channel and the Fuel either entirely on the opposite chamber wall or partially this and is partially injected into the overflow channel or against its wall. The fuel must in this case the entire vortex chamber and the air vortex generated in it traverse so that only a small fraction of the injected fuel the Wall reached in the liquid state.

Entsprechendes gilt auch für andere bekannte Maschinen mit im wesentlichen ringförmiger Wirbelkammer, bei denen die aus dem Zylinderraum in die Wirbelkammer verdrängte Luft beim Austritt aus einem verhältnismäßig langen Überströmkanal zu einem zum Überströmkanal gleichachsigen Ringwirbel umgelenkt wird. Der Brennstoff wird hierbei quer durch den verhältnismäßig breiten Ringwirbel hindurchgespritzt, was jedoch eine ungleichmäßige Mischung ergibt.The same applies to other known machines with essentially annular vortex chamber, in which the from the cylinder space into the vortex chamber displaced air when exiting from a relatively long overflow channel a ring vortex coaxial with the overflow channel is deflected. The fuel is injected across the relatively wide ring vortex, however, this results in an uneven mixture.

Die Erfindung bezweckt vor allem eine bessere Mischung von Brennstoff und Luft und gleichmäßigere und vollkommenere Verbrennung und besteht in der Hauptsache darin, daß der nahe an die Einspritzdüse heranführende Überströmkanal in an sich bekannter Weise nur durch einen verengten Ringquerschnitt mit der denselben etwa ringförmig umschließenden Wirbelkammer verbunden ist und daß ferner der Brennstoff in einem hohlkegeligen Strahl ganz oder zu einem wesentlichen Teil unter Überquerung des Ringquerschnittes nach kurzem Spritzweg gegen die Wandung des Überströmkanals unter einem spitzen Winkel gespritzt wird.The main aim of the invention is better mixing of fuel and air and more even and perfect combustion and consists in the main in that the transfer channel leading close to the injection nozzle in itself known way only by a narrowed ring cross-section with the same approximately annular swirl chamber is connected and that also the fuel in a hollow conical beam wholly or to a substantial extent under crossing of the ring cross-section after a short spray path against the wall of the overflow channel is sprayed at an acute angle.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es für die Aufbereitung und Zündwilligkeit des Brennstoffes von besonderem Vorteil ist, den Brennstoff in noch flüssiger Form auf die Wandung des überströmkanals, also an einer Stelle hoher Luftgeschwindigkeit, aufzubringen, wo die Brennstoffteilchen von der durch den Kanal hindurchströmenden Luft entsprechend dem Rhythmus der Maschine abgenommen und in mehr oder weniger dampfförmigem Zustand auf die in der Wirbelkammer bzw. im Hauptbrennraum befindliche Luft verteilt werden.The invention is based on the knowledge that it is used for processing and ignitability of the fuel is of particular advantage, the fuel in still liquid form on the wall of the overflow channel, so at a point higher Air velocity to apply where the fuel particles come from by the duct air flowing through is removed according to the rhythm of the machine and in more or less vaporous state to those in the vortex chamber or in the main combustion chamber any air present are distributed.

Zweckmäßig wird der Brennstoff z. B. mittels einer üblichen Zapfendüse in einem hohlkegeligen, möglichst schleierförmigen Strahl in den Überströrnkanal gespritzt, so daß der Brennstoff als dünne Schicht die Wandung des Überströmkanals bedeckt. Doch kann der Brennstoff auch in mehreren einzelnen Strahlen auf die Kanalwandung gespritzt werden.Appropriately, the fuel z. B. by means of a conventional spigot nozzle in a hollow-conical, if possible veil-shaped jet into the overflow channel sprayed so that the fuel as a thin layer the wall of the overflow channel covered. But the fuel can also hit the canal wall in several individual jets be injected.

Vorzugsweise ist die Wirbelkammer im wesentlichen als flache Scheibe oder etwa in Form eines die Achse des Brennstoffstrahles umschließenden ringförmigen Raumes ausgebildet. Der aus der Düse austretende Brennstoffstrahl kann infolgedessen schon nach kurzem Strahlweg unter Durchquerung der in Achsrichtung verhältnismäßig niedrigen Wirbelkammer auf die Kanalwandung auftreffen. Der überströmkanal hat hierbei vorzugsweise eine Länge, welche die axiale Höhe der Wirbelkammer zwischen der Einspritzdüse und der der Düse gegenüberliegenden Mündung des Überströmkanals um ein Mehrfaches übertrifft, so daß sich an der Kanalwandung eine ausgedehnte Brennstoffschicht ausbilden kann. Der Kanal kann zylindrisch oder leicht konisch nach der Wirbelkammer oder auch nach dem Hauptbrennraum erweitert sein.Preferably the vortex chamber is essentially a flat disk or in the form of an annular ring surrounding the axis of the fuel jet Space. The fuel jet emerging from the nozzle can as a result already after a short beam path while crossing the in the axial direction relatively low vortex chamber impinge on the canal wall. The overflow channel has here preferably a length which is the axial height of the swirl chamber between the injection nozzle and the mouth of the overflow channel opposite the nozzle by a multiple exceeds, so that an extensive fuel layer is formed on the duct wall can. The channel can be cylindrical or slightly conical according to the vortex chamber or can also be expanded after the main combustion chamber.

Durch die Erfindung ist eine besonders vollkommene Aufbereitung des Brennstoffes bei gleichzeitig günstigster Mischung von Luft und Brennstoff und ruhigem Gang der Maschine erzielbar. Infolgedessen können ein hoher Mitteldruck und hohe Leistung erreicht werden. Gleichzeitig können bei verhältnismäßig großem Kanalquerschnitt die Pump-oder Drosselverluste der Maschine sehr gering gehalten werden, und der Kolben kann mit einfachem unzerklüftetem Boden ausgebildet sein.The invention is a particularly perfect processing of the Fuel with at the same time the most favorable mixture of air and fuel and calm Speed of the machine achievable. As a result, a high mean pressure and high Performance can be achieved. At the same time, with a relatively large channel cross-section the pumping or throttling losses of the machine are kept very low, and the Piston can be designed with a simple, fissured bottom.

Die Wirbelkammer kann insbesondere bei zwei im Zylinderkopf angeordneten Ventilen seitlich und schräg zur Zylinderachse angeordnet sein, vorzugsweise derart, daß der Überströmkanal unter einem spitzen Winkel zur Zylinderachse und exzentrisch in den durch eine flache Mulde im Kolbenboden gebildeten Hauptbrennraum ausmündet. Zur Erleichterung des Anlassens kann eine Glühkerze in der Wirbelkammer vorgesehen werden.The swirl chamber can be arranged in the cylinder head in particular with two Valves on the side and be arranged at an angle to the cylinder axis, preferably such that the overflow channel is at an acute angle to the cylinder axis and eccentrically in the main combustion chamber formed by a flat depression in the piston crown empties. A glow plug can be placed in the swirl chamber to facilitate starting are provided.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine Ausführung mit zylindrischem überströmkanal und Fig. 2 und 3 eine Ausführung mit leicht konischem Überströmkanal, wobei sich der Kanal in Fig. 2 nach der Vorkammer und in Fig. 3 nach dem Hauptbrennraum zu leicht erweitert.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing shown, namely Fig. 1 shows an embodiment with a cylindrical overflow channel and FIGS. 2 and 3 show an embodiment with a slightly conical overflow channel, with the channel in Fig. 2 after the antechamber and in Fig. 3 after the main combustion chamber slightly expanded.

Im Zylindergehäuse 10 bewegt sich der Kolben 11, welcher in seiner oberen Totpunktlage dargestellt ist. Im Zylinderkopf 12 sind z. B. je ein Einlaß- und ein Auslaßventil untergebracht, von denen ein Ventil bei 13 angedeutet ist. Auf der den Ventilen entgegen= gesetzten Seite der Zylinderachse befindet sich die Wirbelkammer 14, welche im wesentlichen als ringförmiger Raum ausgebildet ist und durch einen verhältnismäßig langgestreckten überströmkana115 mit dem Hauptbrennraum 16 verbunden ist, der durch eine flache Vertiefung im Kolbenboden gebildet wird. Die Achse der Wirbelkammer und des überströrnkanals verläuft unter einem spitzen Winkel zur Zylinderachse, wobei der Überströnikanal und die Einspritzdüse 17 in gemeinsamer Achsrichtung liegen und der Überströmkanal exzentrisch zur Zvlinderachse in den Hauptbrennraum mündet. Eine Glühkerze 18 ist seitlich im Zylinderkopf zur Beheizung der Wirbelkammer 14 angeordnet.In the cylinder housing 10, the piston 11 moves, which in his top dead center is shown. In the cylinder head 12, for. B. one inlet and an outlet valve housed, one of which is indicated at 13. On the opposite side of the cylinder axis from the valves is the Vortex chamber 14, which is formed essentially as an annular space and by a relatively elongated overflow channel115 with the main combustion chamber 16 is connected, which is formed by a shallow depression in the piston head. The axis of the vortex chamber and the overflow channel runs under a pointed one Angle to the cylinder axis, with the overflow duct and the injection nozzle 17 in common axis direction and the overflow channel eccentric to the cylinder axis opens into the main combustion chamber. A glow plug 18 is to the side in the cylinder head Heating of the swirl chamber 14 is arranged.

Wie ersichtlich, weist der Überströmkanal 15 bei verhältnismäßig großer Weite eine Länge auf, welche das Mehrfache der axialen Höhe der Wirbelkammer zwischen der Einspritzdüse 17 und der Ausmündung des Kanals 15 in die Wirbelkammer 14 beträgt.As can be seen, the overflow channel 15 has a relatively large Expand a length that is several times the axial height of the vortex chamber between the injection nozzle 17 and the opening of the channel 15 into the swirl chamber 14 is.

Der Brennstoff wird in einem hohlkegelförmigen Strahl 19 aus der Düse unter einem spitzen Winkel flach gegen die Wandung des Überströmkanals 15 gespritzt, wo er bereits nach verhältnismäßig kurzem Spritzweg in noch flüssiger Form die Wandung trifft und sich auf der Kanalwandung in einer dünnen Schicht ablagert. Die im Verdichtungshub in Richtung x überströmende Luft nimmt ihn hierbei von der Wandung in teilweise verdampftem Zustand wieder auf und verteilt ihn mittels der Ringwirbel y in der ringförmigen Wirbelkammer.The fuel comes out of the nozzle in a hollow conical jet 19 injected flat against the wall of the overflow channel 15 at an acute angle, where already after a relatively short spraying path, the wall is still in liquid form meets and is deposited on the canal wall in a thin layer. The one in the compression stroke air flowing over in the direction x takes it partially from the wall evaporated state again and distributes it by means of the ring vortex y in the annular vortex chamber.

Sobald die Zündung in der Wirbelkammer eingesetzt hat, wird der noch nach diesem Zeitpunkt gegen die Kanalwandung eingespritzte weitere Brennstoff von dem aus der Wirbelkammer austretenden Wirbelkammerinhalt erfaßt und in Pfeilrichtung x' in den Hauptbrennraum eingeblasen.As soon as the ignition has started in the vortex chamber, it will still be after this point in time further fuel is injected against the duct wall the contents of the vortex chamber emerging from the vortex chamber and in the direction of the arrow x 'blown into the main combustion chamber.

Gegebenenfalls kann auch ein Teil des Brennstoffes geradlinig durch den Kanal hindurch in den Hauptbrennraum oder auch seitlich in die Wirbelkammer gespritzt werden.If necessary, part of the fuel can also pass through in a straight line the channel through into the main combustion chamber or laterally into the vortex chamber be injected.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist der Kanal 15 in Richtung auf die Wirbelkammer 14 bzw. die Düse 17 leicht konisch erweitert. Er wird daher den Brennstoff mehr trichterförmig als im Falle des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels aufnehmen.In the embodiment of FIG. 2, the channel 15 is in the direction of the swirl chamber 14 and the nozzle 17 are slightly enlarged conically. He will therefore be the Fuel more funnel-shaped than in the case of the embodiment described above take up.

Im Falle der Ausführung nach Fig. 3, bei welcher sich der Kanal 15 nach dem Hauptbrennraum zu erweitert, kann jedoch der Brennstoff in besonders feiner schleierförmiger Schicht auf die Wandung des Kanals aufgebracht werden, da der Winkel zwischen den einzelnen Brennstoffstrahlen und der Kanalwandung besonders klein ist.In the case of the embodiment according to FIG. 3, in which the channel 15 after the main combustion chamber is expanded, however, the fuel can be particularly finer veil-shaped layer can be applied to the wall of the channel, as the angle between the individual fuel jets and the channel wall is particularly small.

Claims

PATEN TANSPRÜCHr 1. Vortex chamber machine with an overflow duct that runs in the direction of the injection nozzle and connects the vortex chamber with your main combustion chamber, in which the fuel is sprayed essentially in the direction of the overflow duct against the wall of the same and in this or through the air passing into the vortex chamber in the compression stroke After the fuel in the vortex chamber has been ignited, the contents of the vortex chamber being blown out are carried along into the main combustion chamber, characterized in that the overflow channel leading close to the injection nozzle, in a manner known per se, only has a narrowed ring cross-section with the approximately ring-shaped `` Virb ° Ika , is always connected and that furthermore the fuel is sprayed in a hollow conical jet wholly or to a substantial extent, crossing the ring cross-section after a short spray path, against the wall of the overflow channel at an acute angle, so that the Fuel hits the wall of the overflow channel on a relatively extensive cylindrical surface.

2. Swirl chamber diesel engine according to claim 1, characterized in that the length of the overflow channel in is known to be a multiple of the axial height of the vortex chamber.

3. Swirl chamber diesel engine according to Claims 1 and 2, characterized in that the Overflow channel widens slightly conically to the swirl chamber.

4. Swirl chamber diesel engine according to claims 1 to 3, characterized in that the overflow channel leads to the main combustion chamber slightly flared.

5. swirl chamber diesel engine according to claim 1 to 4, characterized characterized in that the overflow channel in a known manner under a pointed Angle to the cylinder axis, and eccentric to this in the through a flat hollow The main combustion chamber formed in the piston crown opens. Considered publications: German Patent Nos. 704 342, 873 328, 865 683; French patents No. 903 949, 785 376.