DE1035965B

DE1035965B - Internal combustion engine, in particular diesel engine operating in the two-stroke process

Info

Publication number: DE1035965B
Application number: DEL25997A
Authority: DE
Inventors: Manfred Boening; Erich Kloss
Original assignee: Heinrich Lanz AG
Current assignee: Heinrich Lanz AG
Priority date: 1956-10-16
Filing date: 1956-10-16
Publication date: 1958-08-07

Description

Brennkraftmaschine, insbesondere im Zweitaktverfahren arbeitende Dieselmaschine Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere im Zweitaktverfahren arbeitende Dieselmaschine, mit einem im Zylinderkopf angeordneten, zum Zylinder hin offenen Brennraum mit einer kreisförmigen Grundfläche, deren Durchmesser kleiner ist als der Zylinderdurchmesser, wobei an der Übergangsstelle zum Zylinder eine ringförmige Fläche gebildet wird, in die den Zylinder mit dem Brennraum verbindende Kanäle eingearbeitet sind, welche, von der ringförmigen Fläche des Zylinderkopfbo.dens ausgehend, schräg nach innen und schräg nach oben zum Brennraum führen, so daß beim Spülvorgang Verbrennungsluft mit einem gewissen Drall in den Brennraum geleitet wird. Die mit dem Erfindungsgegenstand zu lösende Aufgabe wird vornehmlich in der Verbesserung d'es Wirkungsgrades der Brennkraftmaschine gesehen.Internal combustion engine, in particular diesel engine operating in the two-stroke process The invention relates to an internal combustion engine, in particular in the two-stroke process working diesel engine, with one arranged in the cylinder head, to the cylinder Open combustion chamber with a circular base, the diameter of which is smaller is than the cylinder diameter, with one at the transition point to the cylinder annular surface is formed in which the cylinder connects to the combustion chamber Channels are incorporated, which, from the annular surface of the cylinder head base starting, obliquely inwards and obliquely upwards to the combustion chamber, so that when Flushing process Combustion air is directed into the combustion chamber with a certain amount of swirl will. The problem to be solved with the subject matter of the invention is primarily in the Improvement of the efficiency of the internal combustion engine seen.

Die bekannten Brennkraftmaschinen nach dem Gattungsbegriff, insbesondere schnell laufende Maschinen, haben hinsichtlich der Spülung und der Gemischbildung noch Mängel zu verzeichnen. So bleiben beispielsweise nach dem Spülvorgang noch Abgasnester in unerwünscht großem Maße im Brennraum und Zylinder zurück, während die Mischung von Brennstoff und Verbrennungsluft beim Einspritzvorgang noch an Intensität zu wünschen übrig läßt.The known internal combustion engines according to the generic term, in particular fast-running machines have in terms of flushing and mixture formation there are still shortcomings. For example, they still remain after the rinsing process Exhaust nests back to an undesirably large extent in the combustion chamber and cylinder while the intensity of the mixture of fuel and combustion air during the injection process leaves a lot to be desired.

Es ist zwar eine Vorkammerdieselmaschine bekannt, bei der der Verbrennungsraum mit dem Arbeitszvlinder durch einen zentralen Schußkanal verbunden ist, so daß sich ebenfalls an der Übergangsstelle zum Zylinder eine ringförmige Fläche bildet. In diese Fläche sind den Zylinder mit dem Brennraum verbindende Kanäle eingearbeitet, die schräg nach oben in Richtung des Brennraumes ansteigen. Der Verlauf der Kanäle erfolgt hierbei jedoch nicht in der Weise, daß die aus den Kanälen in den Brennraum einströmende Luft so geführt ist, daß ein Festsetzen von Ölrückständen hinter dem Auslaßschlitz des Zylinders wirksam vermieden wird.Although a pre-chamber diesel engine is known in which the combustion chamber is connected to the Arbeitszvinder by a central firing channel, so that also forms an annular surface at the transition point to the cylinder. In channels connecting the cylinder with the combustion chamber are incorporated in this area, which rise diagonally upwards in the direction of the combustion chamber. The course of the canals does not take place here, however, in such a way that the from the channels into the combustion chamber incoming air is guided so that a sticking of oil residues behind the Outlet slot of the cylinder is effectively avoided.

Bei einer weiteren bekannten Einspritzbrennkraftmaschine mit im Zylinderkopf liegender Wirbel- oder Brennraumkammer ist an der Übergangsstelle zwischen Brennraum und Arbeitszylinder ein ringförmiger Einsatz vorgesehen, der vier oder sechs Arme besitzen kann, die strahlenförmig verlaufen und sich in der Mitte des Einsatzes treffen, um hier eine geschlossene Fläche zu bilden. Der freie Raum zwischen den Armen bildet die Austrittsöffnung des Brennraumes. Zusätzlich können die Arme mit Durchbrüchen, beispielsweise in Form von Schräglöchern, als zusätzliche Luftleitöffnungen versehen sein. Auch diese Öffnungen sind nicht so geführt, daß Verschmutzungen der Auslaßschlitze mit Sicherheit vermieden sind. Bekannt ist schließlich ein Schwerölmotor mit :Misch- und Zündkammer, die eine doppelte Kegelstumpfform aufweist, d. h. sowohl an der Austrittsöffnung der Düse als auch am Übergang zum Arbeitszylinder verjüngt ist. An der Übergangsstelle zwischen Brennraum und Zylinder bzw. in der Halswandung sind Schraubennuten vorgesehen, die bewirken, daß di.e entzündeten Gase auf den Luftinhalt des Zylinders verteilt werden. Auch dieser bekannte Motor weist keine Maßnahmen auf, die eine sichere Reinigung des Auslaßschlitzes gewährleisten.In a further known injection internal combustion engine with in the cylinder head lying vortex or combustion chamber is at the transition point between the combustion chamber and working cylinder, an annular insert is provided that has four or six arms may have, which radiate and are in the center of the insert meet to form a closed surface here. The free space between the Arms forms the exit opening of the combustion chamber. In addition, the arms can with Breakthroughs, for example in the form of oblique holes, as additional air guide openings be provided. These openings are not guided in such a way that soiling of the Outlet slots are avoided with certainty. Finally, a heavy oil engine is known with: mixing and ignition chamber, which has a double truncated cone shape, d. H. as well as tapers at the outlet opening of the nozzle as well as at the transition to the working cylinder is. At the transition point between the combustion chamber and cylinder or in the neck wall screw grooves are provided which cause the ignited gases to reach the Air content of the cylinder are distributed. This known engine also has none Measures to ensure safe cleaning of the outlet slot.

Die erwähnten Mängel werden gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch behoben, daß die aus den Kanälen in den Brennraum einströmende Luft in einer Richtung kreist, die der Richtung entgegengesetzt ist, in der der Auspuffkanal vom Zylinder aus weggeführt ist. Auf diese Weise wird bei Erzielung einer guten Spülung des Brennraumes sowie auf Grund der intensiven Verwirbelung der Verbrennungsluft im Brennraum wirkungsvoll verhindert, daß sich unmittelbar hinter dem Auslaßschlitz des Zylinders Ölrückstände festsetzen, welche bekanntlich zum Verschmutzen und schließlich sogar zu Verstopfungen der Auslaßschlitze führen. Der im Brennraum erzeugte Luftwirbel pflanzt sich gemäß der Erfindung auf der Mittelachse des Zylinders bis zu den Auslaßschlitzen fort, wobei er den an der Zylinderwandung entlangstreichenden Frischluftstrom nicht beeinträchtigt, so, daß die Luftströmung beim Spülvorgang ständig aufrechterhalten bleibt.The aforementioned shortcomings are essentially eliminated according to the invention fixed that the air flowing into the combustion chamber from the ducts in one direction that is opposite to the direction in which the exhaust port is from the cylinder is led away from. In this way, a good flushing of the combustion chamber is achieved as well as effective due to the intensive turbulence of the combustion air in the combustion chamber prevents oil residues from building up immediately behind the cylinder's outlet slot establish what is known to pollute and ultimately even to clog the outlet slots. The air vortex generated in the combustion chamber is planted accordingly the invention continues on the central axis of the cylinder to the outlet slots, whereby it does not interfere with the fresh air flow sweeping along the cylinder wall, so that the air flow is constantly maintained during the flushing process.

Der im Brennraum erzeugte Wirbel hält wenigstens bis zum Beginn des Verbrennungsvorganges an, wodurch die Vermischung des eingespritzten Brennstoffes mit der Verbrennungsluft wesentlich verbessert wird, was vor allem einen niedrigeren Brennstoffverbrauch bei gleicher Leistung mit sich bringt. Infolge der besseren Verbrennung des Kraftstoffes werden die mit den Abgasen abziehenden Rückstände an Ölkohle und unverbrauchtem Kraftstoff auf ein Minimum beschränkt, so daß die Absonderungen im Auspuff bedeutend geringer sind und dieser deshalb weniger oft gereinigt zu werden braucht als bisher. Außerdem ist die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Verbrennung gleichmäßiger, was wiederum das Nagelgeräusch des Motors mindert. Besonders vorteilhaft wirkt sich die erfindungsgemäße Einrichtung beim Arbeiten des Motors in niedrigen Drehzahlbereichen aus. Dort wird durch die bessere Verbrennung eine wesentliche Leistungssteigerung erzielt.The vortex generated in the combustion chamber lasts at least until the beginning of the Combustion process, which results in the mixing of the injected fuel significantly improved with the combustion air will what above all brings lower fuel consumption with the same performance. As a result the better combustion of the fuel will be those with the exhaust gases Residues of oil carbon and unused fuel are kept to a minimum, so that the secretions in the exhaust are significantly less and therefore less needs to be cleaned more often than before. Also is the speed of reproduction the combustion more evenly, which in turn reduces the nailing noise of the motor. The device according to the invention is particularly advantageous when working of the engine in low speed ranges. There will be due to the better combustion achieved a significant increase in performance.

Gemäß der Erfindung kann der Brennraum in an sich bekannter Weise kegelförmig sein und in der Höhe der Mündungen der ihn mit dem Zylinder verbindenden Kanäle seinen größten Querschnitt haben, ferner kann der Brennraum sich nach dem Zylinder hin wieder etwas verengen und mit einer scharfen Kante abschließen. Diese Ausbildung des Brennraumes begünstigt die Verwirbelung und damit die Gemischbildung, da an der scharfen Kante, insbesondere beim Kompressionshub, die Luftströmung abreißt und sich neue Wirbel bilden, die in Verbindung mit der durch die Kanäle in den Brennraum einströmenden Luft einen Bereich intensivster Luftwirbelung schaffen. In diesem Bereich kann der 'Brennstoff parallel oder nahezu parallel zur Wandung des Brennraumes eingespritzt werden.According to the invention, the combustion chamber can be used in a manner known per se be conical and at the level of the mouths of the connecting it to the cylinder Channels have its largest cross-section, furthermore, the combustion chamber can be after the Narrow the cylinder a little and finish with a sharp edge. These The design of the combustion chamber promotes turbulence and thus the formation of the mixture, because the air flow breaks off at the sharp edge, especially during the compression stroke and new eddies form, in connection with the passage through the channels into the combustion chamber inflowing air create an area of the most intense air turbulence. In this The fuel area can be parallel or almost parallel to the wall of the combustion chamber be injected.

Einzelheiten der Erfindung sind aus der nachstehenden Beschreibung und aus der Zeichnung ersichtlich, die ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht.Details of the invention are from the description below and can be seen from the drawing, which shows an exemplary embodiment of the subject matter of the invention illustrated.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch den zylinderkopfseitigen Teil einer Zweitaktbrennkraftmaschine mit Kurbelkammerspülpumpe, Fig.2 die Draufsicht auf die dem Zylinder zugekehrte Seite des Zylinderkopfes, und Fig.3 zeigt schematisch einen in Höhe des Auspuffschlitzes gelegten Querschnitt durch den Maschinenzylinder in etwas kleinerem Maßstab.Fig. 1 is a longitudinal section through the cylinder head-side part of a Two-stroke internal combustion engine with crank chamber scavenging pump, FIG. 2 the top view of the The side of the cylinder head facing the cylinder, and FIG. 3 schematically shows a Cross-section through the machine cylinder at the level of the exhaust slot in slightly smaller scale.

In Fig. 1 ist mit 1 der von Kühlrippen 2 umgebene Zylinder des Motors bezeichnet, welcher einen Auslaßschlitz 3 sowie Einlaßschlitze 4 und 5 aufweist. Letztere sind durch Luftüberströmkanäle 6 und 7 mit der in der Zeichnung der Einfachheit halber nicht dargestellten, als Spülpumpe wirkenden Kurbelkammer der Brennkraftmaschine verbunden. Im Zylinder 1 arbeitet der Kolben 8, der in Fig. 1 in der unteren Totpunktlage eingezeichnet ist. Auf den Zylinder ist der ebenfalls mit Kühlrippen 9 versehene Zylinderkopf 10 aufgeschraubt. Dieser schließt den im wesentlichen kegelförmig ausgebildeten Brennraum 11 ein, in dessen Achse die Einspritzdüse 12 eingesetzt ist. Der Brennraum 11 hat zylinderseitig seinen größten Querschnitt, der jedoch kleiner ist als der Querschnitt des Zylinders 1, so daß an der Übergangsstelle zwischen Brennraum und Zylinder eine ringförmige Fläche 13 verbleibt. Von dieser Fläche aus führen Bohrungen 14 nach dem Brennraum il, die schräg nach innen sowie schräg nach oben verlaufen. Der Brennraum 11 hat dort, wo die Bohrungen 14 einmünden, seinen weitesten Querschnitt. Zur Zylinderseite hin verengt sich der Brennraum 11 und bildet mit dem inneren Umfang der ringförmigen Fläche 13 eine scharfe Kante 15.In Fig. 1, 1 denotes the cylinder of the engine which is surrounded by cooling fins 2 and has an outlet slot 3 and inlet slots 4 and 5. The latter are connected by air overflow channels 6 and 7 to the crank chamber of the internal combustion engine, which is not shown in the drawing for the sake of simplicity and acts as a scavenging pump. The piston 8, which is shown in the bottom dead center position in FIG. 1, works in the cylinder 1. The cylinder head 10, which is also provided with cooling fins 9, is screwed onto the cylinder. This includes the essentially conical combustion chamber 11, in the axis of which the injection nozzle 12 is inserted. The combustion chamber 11 has its largest cross-section on the cylinder side, which, however, is smaller than the cross-section of the cylinder 1, so that an annular surface 13 remains at the transition point between the combustion chamber and the cylinder. From this surface, bores 14 lead to the combustion chamber il, which run obliquely inward and obliquely upward. The combustion chamber 11 has its widest cross section where the bores 14 open. The combustion chamber 11 narrows towards the cylinder side and forms a sharp edge 15 with the inner circumference of the annular surface 13.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Motors ist folgendermaßen: Beim Arbeitshub des Kolbens 8 wird die Verbrennungsluft in der in der Zeichnung nicht dargestellten Kurbelkammer des Motors komprimiert. Der entstehende Druck pflanzt sich durch die Überströmkanäle 6 und 7 bis vor die Einlaßschlitze 4 und 5 fort, die aber zunächst noch durch den Kolben 8 verdeckt sind. Sobald der Kolben 8 nach Öffnen des Auspuffschlitzes 3 auch die Einlaßschlitze 4 und 5 öffnet, strömt Verbrennungsluft in den Zylinder 1 ein. Hierbei wird die einströmende Luft durch den Kolben 8, der ja die Einlaßschlitze 4 und 5 nicht schlagartig öffnet, abgelenkt und längs der Zylinderwandung nach oben auf die ringförmige Fläche 13 des Zylinderkopfes 10 geleitet. Dort angelangt, strömt ein Teil der Verbrennungsluft durch die Bohrungen 14 in den Brennraum 11 ein. Während des Durchströmens durch die Bohrungen 14 erfährt die Verbrennungsluft eine Richtungsänderung, derart, daß sie sich nach dem Austreten aus den Kanälen 14 in kreisförmigem Wirbel im Brennraum 11 bewegt. Dadurch wird eine saubere Spülung des Brennraumes 11 von den Brenngasen erreicht.The operation of the motor according to the invention is as follows: During the working stroke of the piston 8, the combustion air is in the in the drawing not shown compressed crank chamber of the engine. The resulting pressure is planting continues through the overflow channels 6 and 7 to in front of the inlet slots 4 and 5, but which are initially still covered by the piston 8. As soon as the piston 8 after Opening the exhaust port 3 also opens the inlet ports 4 and 5, combustion air flows into cylinder 1. Here, the inflowing air is through the piston 8, the yes the inlet slots 4 and 5 does not suddenly open, deflected and along the The cylinder wall is passed upwards onto the annular surface 13 of the cylinder head 10. Once there, part of the combustion air flows through the bores 14 into the Combustion chamber 11. As it flows through the bores 14, the combustion air experiences a change of direction such that it occurs after exiting the channels 14 moved in a circular vortex in the combustion chamber 11. This creates a clean flush of the combustion chamber 11 reached by the fuel gases.

Der im Brennraum 11 entstehende Luftwirbel pflanzt sich vom Brennraum 11 aus in den Zylinder 1 fort, und zwar strömen die Abgase in der inneren Zone des Zylinderraumes wirbelartig dem Auslaßschlitz 3 zu, ohne daß der eintretende Verbrennungsluftstrom gestört wird (Fig. 1). Der Verlauf der Bohrungen 14 im Zylinderkopf 10 ist so gewählt, daß die Richtung, in der der im Brennraum 11 erzeugte, sich auf den Zylinder 1 fortpflanzende Wirbel kreist, entgegen der Wegführungsrichtung des Auspuffkanals 3 vom Zylinder 1 gerichtet ist (s. insbesondere Fig. 3). Dadurch wird vermieden, daß sich in den Abgasen enthaltene Ölrückstände unmittelbar hinter dem Auslaßschlitz 3 festsetzen und' das Abströmen der Gase behindern.The air vortex created in the combustion chamber 11 propagates from the combustion chamber 11 into the cylinder 1, namely the exhaust gases in the inner zone of the cylinder chamber flow like a vortex to the outlet slot 3 without the incoming combustion air flow being disturbed (Fig. 1). The course of the bores 14 in the cylinder head 10 is selected so that the direction in which the vortex generated in the combustion chamber 11 and propagating on the cylinder 1 circles is directed against the direction in which the exhaust duct 3 leads away from the cylinder 1 (see in particular Fig. 3). This prevents oil residues contained in the exhaust gases from settling directly behind the outlet slot 3 and 'preventing the gases from flowing out.

Beim Verdichtungshub des Kolbens 8 bewirkt die scharfe Kante 15 des Zylinderkopfes 11 ein Abreißen der Luftströmung, so daß zusätzlich eine heftige Verwirhelung im unteren Bereich des Brennraumes 11 bzw. am Übergang zum Zylinder 1 entsteht. Der Kraftstoff wird gegen Ende des Verdichtungshubes durch die Düse 12 in den Brennraum 11 eingespritzt, und zwar in einem Strahlkegel, der parallel zur Brennraumwandung verläuft und in den «-eitesten Querschnitt des Brennraumes 11 gerichtet ist, in welchem die größte Wirbelung auftritt. Auf diese Weise findet eine gute Vermischung des eingespritzten Kraftstoffes mit der Verbrennungsluft statt, wodurch die Vorbedingung für eine höhere Leistung des Motors bei gleichbleibendem Brennstoffverbrauch oder niedrigerem Brennstoffverbrauch bei gleichbleibender Leistung gegeben ist. Die im Zylinderkopf angeordneten Bohrungen 14 können sich nicht verstopfen, da sie von der durchströmenden Frischluft immer wieder gereingt werden.During the compression stroke of the piston 8, the sharp edge 15 causes the Cylinder head 11 tearing off the air flow, so that in addition a violent Confusion in the lower area of the combustion chamber 11 or at the transition to the cylinder 1 is created. The fuel flows through the nozzle towards the end of the compression stroke 12 injected into the combustion chamber 11, in a jet cone that is parallel runs to the wall of the combustion chamber and in the «side-most cross-section of the combustion chamber 11 is directed, in which the greatest vortex occurs. That way finds there is good mixing of the injected fuel with the combustion air, whereby the precondition for a higher power of the engine with constant Fuel consumption or lower fuel consumption with the same performance given is. The bores 14 arranged in the cylinder head cannot become clogged, because they are cleaned again and again by the fresh air flowing through them.

Claims

PATEN TANSPRI, CIIT: 1. Internal combustion engine, in particular diesel engine operating in the two-stroke process, with a combustion chamber arranged in the cylinder head and open towards the cylinder with a circular base area, the diameter of which is smaller than the cylinder diameter, an annular surface being formed at the transition point to the cylinder , in which channels connecting the cylinder with the combustion chamber are incorporated, which, starting from the annular surface of the cylinder head base, lead obliquely inwards and obliquely upwards to the combustion chamber, so that combustion air is guided into the combustion chamber with a certain swirl during the purging process characterized in that the air flowing into the combustion chamber (11) from the ducts (14) circles in a direction which is opposite to the direction in which the exhaust duct (3) is guided from the cylinder (1). z. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the combustion chamber (11) is conical in a manner known per se and has its largest cross-section at the level of the mouths of the ducts (14) and that it narrows somewhat towards the cylinder and with a sharp one Edge (15). 3. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the fuel is injected in a manner known per se parallel or almost parallel to the conical wall of the combustion chamber (11) in its widest cross section. Documents considered: German Patent Specifications Nos. 483 762, 452 460; German patent application K5894Ia / 46a2 (published December 13, 1951); Patent Specification No. 9750 of the Office for Invention and Patents in the Soviet Zone of Occupation in Germany; U.S. Patent No. 2,223,090; British Patent No. 652 584.