DE1150243B

DE1150243B - Injection internal combustion engine with spark ignition

Info

Publication number: DE1150243B
Application number: DED19350A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing E H Friedrich Dipl-Ing
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1954-12-16
Filing date: 1954-12-16
Publication date: 1963-06-12

Description

Einspritz Brennkraftmaschine mit Zeitpunktfremdzündung Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritz-Brennkraftmaschine mit Zeitpunktfremdzündung, insbesondere für Benzineinspritzung, mit einer vom Hauptbrennraum abgetrennten, die Zündkerze aufnehmenden Zündkammer, in die eine ein zündbares Gemisch ergebende, über den ganzen Lastbereich durch eine Dosierungseinrichtung im wesentlichen gleichgehaltene Kraftstoff-Teihnenge eingespritzt und dort gezündet wird, wogegen die in den Hauptbrennraum eingebrachte, regelbare Kraftstoffmenge durch die Zündflamme der erstgenannten Kraftstoff-Teilmenge entzündet wird. Bei einer bekannten derartigen Maschine sind für die Zündkammer und für den Hauptbrennraum getrennte Kraftstoffzuführeinrichtungen mit je einem willkürlich bedienbaren Regelorgan vorgesehen. Demgegenüber wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß in an sich bekannter Weise die zur Zündkammer führende Kraftstoffleitung und eine in den Hauptbrennraum einspritzende Haupteinspritzdüse durch eine gemeinsame Leitung von derselben regelbaren Kraftstoffeinspritzpumpe versorgt werden und daß die Dosierungseinrichtung für die Zündkammer-Kraftstoffmenge in der von der gemeinsamen Kraftstoffleitung nach dort führenden Zweigleitung angeordnet ist und vom Kraftstoff selbst betätigt wird. Auf diese Weise wird gegenüber der bekannten Maschine eine erhebliche Vereinfachung erreicht. Wie bereits angedeutet, ist auch eine Maschine bekannt, bei der die zur Zündkammer führende Kraftstoffleitung und die zum Hauptbrennraum führende Kraftstoffleitung durch eine gemeinsame Leitung von derselben regelbaren Kraftftoffeinspritzpumpe versorgt werden. Hierbei ist in der offen in die Zündkammer mündenden Zweigleitung lediglich ein Rückschlagventil angebracht, so daß die in die Zündkammer eingebrachte Kraftstoff-Teilmenge - im Gegensatz zu den Verhältnissen bei der Maschinengattung, mit denen sich die Erfindung befaßt - mit der in den Hauptbrennraum eingebrachten Kraftstoffmenge steigt oder fällt.Injection internal combustion engine with spark ignition. The invention relates to an injection internal combustion engine with spark ignition, in particular for gasoline injection, with a spark plug separated from the main combustion chamber receiving ignition chamber, into which an ignitable mixture resulting, over the whole Load range by a metering device essentially kept the same amount of fuel is injected and ignited there, whereas the one introduced into the main combustion chamber adjustable fuel quantity by the pilot flame of the first-mentioned fuel sub-quantity is ignited. In a known such machine are for the ignition chamber and separate fuel supply devices for the main combustion chamber, each with one arbitrarily operable control element provided. In contrast, according to the invention proposed that the fuel line leading to the ignition chamber in a manner known per se and a main injector injecting into the main combustion chamber through a common one Line are supplied by the same controllable fuel injection pump and that the metering device for the amount of fuel in the ignition chamber in the common Fuel line is arranged after branch line leading there and from the fuel is operated by itself. In this way, compared to the known machine, a considerable simplification achieved. As already indicated, there is also a machine known, in which the fuel line leading to the ignition chamber and that to the main combustion chamber leading fuel line through a common line of the same controllable Fuel injection pump are supplied. Here the is open in the ignition chamber opening branch line only attached a check valve, so that the in the ignition chamber introduced partial fuel quantity - in contrast to the ratios in the type of machine with which the invention is concerned - with the one in the main combustion chamber The amount of fuel introduced increases or decreases.

Die selbsttätige Dosierungseinrichtung für die gleichbleibende Kraftstoff-Teilmenge kann als federbelastetes, doppelsitziges Ventil, das als Kammereinspritzventil dient, ausgebildet sein, derart, daß unter dem Kraftstoffdruck zunächst der eine Ventilquerschnitt geöffnet und nach einem bestimmten - gegebenenfalls einstellbaren - Ventilhub der andere Ventilquerschnitt geschlossen wird.The automatic metering device for the constant partial amount of fuel can be used as a spring-loaded, double-seat valve that serves as a chamber injection valve, be designed in such a way that, under the fuel pressure, first of all the one valve cross-section opened and after a certain - optionally adjustable - valve lift of the other valve cross-section is closed.

Statt dessen kann diese Dosierungseinrichtung auch als ein einem federbelasteten Kammereinspritzventil vorgeschalteter, federbelasteter Schieber ausgebildet sein, der unter dem Kraftstoffdruck einen Hub ausführt und hierbei die Zweigleitung absperrt.Instead, this dosing device can also be used as a spring-loaded one Chamber injection valve upstream, spring-loaded slide be designed, which performs a stroke under the fuel pressure and thereby shuts off the branch line.

Schließlich wird für Maschinen, deren Haupteinspritzdüse ein federbelastetes Einspritzventil aufweist, noch vorgeschlagen, daß die Federbelastung des Kammereinspritzventils mit Bezug auf die Federbelastung des Haupteinspritzventils derart bemessen ist, daß bei steigendem Kraftstoffdruck zunächst das Kammereinspritzventil und erst dann das Haupteinspritzventil geöffnet wird., In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine Ausführungsform mit einer als Doppelsitzventil ausgebildeten, das gleichbleibende Zündgemisch erzeugenden Düse, Fig. 2 ein Regeldiagramm und Fig. 3 eine andere Ausführungsform mit einem besonderen Dosierungsorgan, welches der das gleichbleibende Zündgemisch erzeugenden Düse vorgeschaltet ist.Finally, for machines whose main injector is a spring-loaded Has injection valve, also proposed that the spring loading of the chamber injection valve is dimensioned with reference to the spring loading of the main injection valve, that when the fuel pressure rises first the chamber injection valve and only then the main injection valve is opened., The drawing shows two exemplary embodiments of the invention shown schematically, namely Fig. 1 shows an embodiment with a double seat valve that generates the constant ignition mixture Nozzle, FIG. 2 shows a control diagram and FIG. 3 shows another embodiment with a special dosing device, which one generates the constant ignition mixture Nozzle is connected upstream.

In Fig. 1 ist 10 der Zylinder, welcher ebenso wie der Zylinderkopf 11 durch Kühlwasser, durch Kühlluft od. dgl. gekühlt sein kann. In dem Zylinder 10 gleitet der Kolben 12, welcher den Hauptbrennraum 13 bildet. Im Zylinderkopf ist z. B. je ein Einlaß-und ein Auslaßventil, von denen eines bei 14 angedeutet ist, angeordnet.In FIG. 1, 10 is the cylinder which, like the cylinder head 11, can be cooled by cooling water, cooling air or the like. The piston 12, which forms the main combustion chamber 13, slides in the cylinder 10. In the cylinder head is z. B. one inlet and one outlet valve, one of which is indicated at 14, arranged.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist ferner im Zylinderkopf in zur Zylinderachse exzentrischer und schräger Lage eine Vor- oder Zündkammer 15 mit einer Zündkerze 16 vorgesehen. Der Kraftstoff wird einerseits durch eine in den Hauptbrennraum 13 einmündende Einspritzdüse 17, z. B. normaler Bauart, und andererseits durch eine in die Vor- oder Zündkammer 15 einmündende Düse 18 eingespritzt, wobei letztere als Doppelsitzventil mit den Ventilköpfen 19 und 20 ausgebildet ist, derart, daß normalerweise der Ventilkopf 19 durch eine Feder 21 auf seinen Sitz gedrückt wird, während der Ventilkopf 20 den von- ihm gesteuerten Ventilquerschnitt freigibt. Der Kraftstoff wird durch eine Pumpe 22 über Leitungen 23 bzw. 24 den Kraftstoffräumen 25 und 26 der Düsen 18 bzw. 17 zugeleitet. Das Ventil der Einspritzdüse 17 wird durch eine Feder 27 auf seinen Sitz gepreßt.In the exemplary embodiment according to FIG. 1, a pilot or ignition chamber 15 with a spark plug 16 is also provided in the cylinder head in an eccentric and inclined position relative to the cylinder axis. The fuel is on the one hand through an injection nozzle 17 opening into the main combustion chamber 13, e.g. B. normal design, and on the other hand injected through a nozzle 18 opening into the pre- or ignition chamber 15, the latter being designed as a double seat valve with the valve heads 19 and 20 , such that the valve head 19 is normally pressed by a spring 21 onto its seat , while the valve head 20 releases the valve cross-section controlled by it. The fuel is fed by a pump 22 via lines 23 and 24 to the fuel chambers 25 and 26 of the nozzles 18 and 17, respectively. The valve of the injection nozzle 17 is pressed onto its seat by a spring 27.

Ist die Leitung 23 drucklos, so nehmen die Ventile 18 und 17 die dargestellte geschlossene Lage ein. Wird jedoch von der Pumpe 22 Kraftstoff unter Druck durch die Leitung 23 gefördert, so werden von den in den Räumen 25 und 26 wirkenden Drücken einerseits das Düsenventil 18 und andererseits das Düsenventil 17 belastet, wobei sich.zunächst dasjenige Ventil öffnen wird, welches unter geringerem Federdruck steht.If the line 23 is depressurized, the valves 18 and 17 assume the closed position shown. If, however, fuel is conveyed under pressure through the line 23 by the pump 22, the pressures acting in the spaces 25 and 26 will load the nozzle valve 18 on the one hand and the nozzle valve 17 on the other hand, whereby the valve which will open first will open which is less Spring pressure.

Wird daher die Feder 21 schwächer als die Feder 27 bemessen, so wird sich zunächst das Ventil 18 öffnen, indem sich der Ventilkopf 19 von seinem Sitz abhebt, so daß Kraftstoff durch den Ventilspalt hindurch in die Vor- oder Zündkammer eingespritzt wird und dort ein relativ reiches Gemisch in der Nähe der Zündkerze 16 liefert. Die durch den Ventilquerschnitt am Ventilkopf 19 in die Vor- oder Zündkammer eingespritzte Kraftstoffmenge ist jedoch dadurch begrenzt, daß nach einem bestimmten Hub der Ventilkopf 20 sich auf seinen Sitz aufsetzt und dadurch die Verbindung zwischen dem Kraftstoffraum 25 und der Vor- und Zündkammer 15 wieder abschließt. Um den Hub des Ventils 18 und damit die in die Kammer 15 eingespritzte Kraftstoffmenge genau zu bemessen, können die Ventilköpfe 19 und 20 mit Bezug aufeinander zueinander einstellbar, z. B. axial verschraubbar sein. Nach dem Abschluß des Ventils 18 oder - bei entsprechender Bemessung der Federn 21 und 27 mit Bezug aufeinander - schon gleichzeitig während der Einspritzung von Kraftstoff in die Kammer 15 wird auch das Ventil 17 durch den Kraftstoffdruck angehoben und der restliche Kraftstoff in den Haupt brennraum 13 eingespritzt.If, therefore, the spring 21 is made weaker than the spring 27, the valve 18 will first open in that the valve head 19 lifts from its seat, so that fuel is injected through the valve gap into the pilot or ignition chamber and there a relative rich mixture in the vicinity of the spark plug 16 delivers. The amount of fuel injected into the prechamber or ignition chamber through the valve cross-section on the valve head 19 is limited by the fact that after a certain stroke the valve head 20 sits down on its seat and thereby closes the connection between the fuel chamber 25 and the prechamber and ignition chamber 15 again . In order to precisely measure the stroke of the valve 18 and thus the amount of fuel injected into the chamber 15, the valve heads 19 and 20 can be adjusted with respect to one another, e.g. B. be axially screwed. After the valve 18 is closed or - if the springs 21 and 27 are appropriately dimensioned with respect to each other - at the same time during the injection of fuel into the chamber 15, the valve 17 is also raised by the fuel pressure and the remaining fuel is injected into the main combustion chamber 13 .

Nach Beendigung des Druckhubes schließt sich das Ventil 17 unter der Wirkung der Feder 27, während das Ventil 18 unter der Wirkung der Feder 21 in die gezeichnete Lage zurückkehrt, in der der Ventilkopf 19 den Kraftstoffdurchtritt in die Vor- oder Zündkammer 15 sperrt.After completion of the pressure stroke, the valve 17 closes below the Action of the spring 27, while the valve 18 under the action of the spring 21 in the drawn position returns, in which the valve head 19 the fuel passage blocks in the prechamber or ignition chamber 15.

In Fig. 2 ist die Kraftstoffmenge b über dem Regelhub a aufgetragen. bg ist hierbei die gesamte von der Kraftstoffpumpe 22 geregelte, dem Zylinder 10 der Maschine zugeführte Kraftstoffmenge. Von dieser Kraftstoffmenge wird jeweils ein Teilbetrag bi über das selbsttätig dosierende Ventil 18 in die Vor- oder Zündkammer 15, die restliche Kraftstoffmenge b., über die Düse 17 unmittelbar in den Hauptbrennraum 13 eingespritzt. Während die Kraftstoffmenge bi, insbesondere oberhalb des Leerlaufpunktes O' im wesentlichen konstant ist, bestimmt sich die restliche Teilmenge bz nach der in der Pumpe 22 oder an sonst geeigneter Stelle vorgenommenen Regelung.In Fig. 2, the amount of fuel b is plotted against the control stroke a. bg is the entire cylinder 10 regulated by the fuel pump 22 the amount of fuel supplied to the machine. This amount of fuel is used in each case a partial amount bi via the automatically metering valve 18 into the prechamber or ignition chamber 15, the remaining amount of fuel b., Via the nozzle 17 directly into the main combustion chamber 13 injected. While the amount of fuel bi, especially above the idling point O 'is essentially constant, the remaining subset is determined according to the in the pump 22 or at some other suitable point made control.

Die in den Hauptbrennraum eingespritzte Kraftstoffmenge kann hierbei ohne Gefahr einer Nichtzündung sehr klein sein, da infolge Zündung des Kraftstoffes in der Vor- oder Zündkammer IS die in Pfeilrichtung in den Hauptbrennraum übertretende Flamme auch die Zündung des dort befindlichen armen Gemisches gewährleistet.The amount of fuel injected into the main combustion chamber can be be very small without the risk of non-ignition, as a result of the ignition of the fuel in the prechamber or ignition chamber IS the one which crosses into the main combustion chamber in the direction of the arrow Flame also ensures the ignition of the poor mixture located there.

Die Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die in die Vor- oder Zündkammer einmündende Düse mit vorgeschaltetem, gesondertem Dosierungsorgan. Zu diesem Zweck ist in einem an die Zuleitung 30 angeschlossenen Zylinder 31 ein Kolben 32 angeordnet, welcher einerseits im Zylinder 31 unter dem Druck des zugeführten Kraftstoffes steht und andererseits durch eine Feder 33 gegen einen Anschlag 34 od. dgl. gedrückt wird. Während die Leitung 35 zu der in den den Hauptbrennraum mündenden Düse 17 führt, wird der Kraftstoff mit dem zur Vor- oder Zündkammer führenden Ventil 36 durch eine Zweigleitung 37, 38 geleitet, wobei die Verbindung zwischen den Leitungsabschnitten 37 und 38 durch den Steuerschieber 32 geschlossen werden kann. Eine Feder 39 sucht das Düsenventil 36 in geschlossener Lage zu halten.Fig. 3 shows an embodiment for the in the front or Ignition chamber opening nozzle with upstream, separate dosing device. to For this purpose, a piston is located in a cylinder 31 connected to the supply line 30 32 arranged, which on the one hand in the cylinder 31 under the pressure of the supplied Fuel is and on the other hand by a spring 33 against a stop 34 or the like is pressed. While the line 35 to the in the main combustion chamber leading to the opening nozzle 17, the fuel with the leading to the pre- or ignition chamber Valve 36 passed through a branch line 37, 38, the connection between the line sections 37 and 38 are closed by the control slide 32 can. A spring 39 seeks to keep the nozzle valve 36 in the closed position.

Wird der Kraftstoff in der Zuleitung 30 durch die vorgeschaltete Einspritzpumpe oder in sonstiger Weise während der Einspritzperiode unter Druck gesetzt, so wird zunächst Kraftstoff durch die Leitung 37, 38 zum Düsenventil 36 geleitet und dieses entgegen der Wirkung der Feder 39 geöffnet. Kraftstoff wird infolgedessen nur in die Vor- oder Zündkammer eingespritzt.If the fuel in the feed line 30 is pressurized by the upstream injection pump or in some other way during the injection period, fuel is first fed through the line 37, 38 to the nozzle valve 36 and this is opened against the action of the spring 39. As a result, fuel is only injected into the prechamber or ignition chamber.

Gleichzeitig wird auch der Steuerschieber 32 unter der Wirkung des in den Zylinder 31 eingetretenen Kraftstoffes gegen den Druck der Feder 33 verschoben, so daß nach einem bestimmten Hube die Verbindung zwischen der Zuleitung 30 und dem Ventil 36 unterbrochen und damit das Ventil 36 wieder geschlossen wird. Der restliche von der Kraftstoffpumpe geförderte Kraftstoff wird alsdann in regelbarer Menge über die Leitung 35 der Hauptdüse zugeleitet. Gegegebenenfalls kann der Steuerschieber 32 auch mit einer Verzögerungsvorrichtung verbunden sein, die ein vorzeitiges Sperren der Leitung 37, 38 verhindert.At the same time, the control slide 32 is also displaced under the action of the fuel that has entered the cylinder 31 against the pressure of the spring 33, so that after a certain stroke the connection between the supply line 30 and the valve 36 is interrupted and the valve 36 is closed again. The remaining fuel delivered by the fuel pump is then fed in a controllable quantity via line 35 to the main nozzle. If necessary, the control slide 32 can also be connected to a delay device which prevents the line 37, 38 from being blocked prematurely.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Injection internal combustion engine with spark ignition, especially for gasoline injection, with a separate from the main combustion chamber, the ignition chamber accommodating the spark plug, into which an ignitable mixture yielding, substantially the same over the entire load range by a metering device Part of the fuel is injected and ignited there, whereas that in the main combustion chamber Introduced, controllable amount of fuel by the pilot flame of the first-mentioned fuel sub-amount is ignited, characterized in that in a known manner the ignition chamber leading fuel line and a main injector injecting into the main combustion chamber through a common line from the same, controllable fuel injection pump are supplied and that the metering device for the ignition chamber fuel quantity arranged in the branch line leading from the common fuel line to there and is operated by the fuel itself. z. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the metering device as a spring-loaded, double-seated Valve (18, 19, 20), which serves as a chamber injection valve, is formed is, in such a way that one valve cross-section is initially opened under the fuel pressure and after a certain - optionally adjustable - valve lift the other Valve cross-section is closed. 3. Internal combustion engine according to claim 1, characterized characterized in that the metering device is a spring-loaded chamber injection valve (35) upstream, spring-loaded slide (32) is formed, which is under the Fuel pressure executes a lift and thereby shuts off the branch line. 4. Internal combustion engine according to claim 2 or 3 with a main injection nozzle which is a spring-loaded injection valve having, characterized in that the spring loading of the chamber injection valve is dimensioned with reference to the spring loading of the main injection valve, that when the fuel pressure rises first the chamber injection valve and only then the main injection valve is opened. Publications considered: German Patent Nos. 830,583, 832,960; French patents No. 902 433, 054 656; U.S. Patent No. '-' 285,671.