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DE1112670B - Air-compressing, self-igniting injection internal combustion engine with a combustion chamber arranged in the piston - Google Patents

Air-compressing, self-igniting injection internal combustion engine with a combustion chamber arranged in the piston

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Publication number
DE1112670B
DE1112670B DEM28388A DEM0028388A DE1112670B DE 1112670 B DE1112670 B DE 1112670B DE M28388 A DEM28388 A DE M28388A DE M0028388 A DEM0028388 A DE M0028388A DE 1112670 B DE1112670 B DE 1112670B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
combustion chamber
air
rotation
fuel
bulge
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
DEM28388A
Other languages
German (de)
Inventor
Dipl-Ing Jakob Konrad
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.)
MAN AG
Original Assignee
MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg 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 MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG filed Critical MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Priority to DEM28388A priority Critical patent/DE1112670B/en
Publication of DE1112670B publication Critical patent/DE1112670B/en
Pending legal-status Critical Current

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Description

Luftverdichtende, selbstzündende Einspritzbrennkraftmaschine mit einem im Kolben angeordneten Brennraum Die Erfindung bezieht sich auf eine luftverdichtende, selbstzündende Einspritzbrennkraftmaschine mit einem im Kolben angeordneten rotationskörperförmigen und an seiner Öffnung eingeschnürten Brennraum, der im Bereich seiner Öffnung eine taschenartige Ausbuchtung aufweist, und mit einer Einspritzdüse, die den Kraftstoff entweder durch die eingeschnürte Öffnung des Brennraumes oder durch die taschenartige Ausbuchtung hindurch gegen die Brennraumwand spritzt, wo der Kraftstoff als dünner Film aufgetragen und durch eine primär zugeordnete Luftdrehung, die beispielsweise durch ein Schirmventil oder einen Drallkanal erzeugt werden kann, in Dampfform allmählich abgelöst, mit der Luft vermischt und danach verbrannt wird.Air-compressing, self-igniting internal combustion engine with a Combustion chamber arranged in the piston The invention relates to an air-compressing, Self-igniting injection internal combustion engine with a rotational body-shaped one arranged in the piston and the combustion chamber constricted at its opening, the one in the area of its opening Has pocket-like bulge, and with an injection nozzle, which the fuel either through the constricted opening of the combustion chamber or through the pocket-like one Bulge through against the combustion chamber wall, where the fuel is thinner Film applied and through a primarily assigned air rotation, which for example can be generated by an umbrella valve or a swirl channel, gradually in vapor form is detached, mixed with the air and then burned.

Zweck der Erfindung ist es, den Brennraum für nach dem vorstehenden Verfahren arbeitende Brennkraftmaschinen so auszubilden, daß durch selbständige Anpassung der Gemischbildung an die jeweiligen Betriebsbedingungen besondere Kaltstarthilfseinrichtungen oder entsprechende Regelmaßnahmen von außen her überflüssig werden.The purpose of the invention is the combustion chamber for after the above To train operating internal combustion engines so that by independent Adaptation of the mixture formation to the respective operating conditions special cold start auxiliary devices or corresponding external control measures become superfluous.

Bei den vorstehend erwähnten, bekannten Brennkraftmaschinen wird eine Verbesserung des Kaltstartes dadurch erreicht, daß beim Anfahren der kalten Maschine, wo die Verdampfung des Kraftstoffes auf der Brennraumwand noch nicht genügend bzw. nicht genügend rasch erfolgen kann, ein größerer Anteil des Kraftstoffes unmittelbar in die Verbrennungsluft eingespritzt wird, um die Selbstzündung zu beschleunigen. Die Mittel hierzu sind entweder eine Veränderung der Strahllage der Düse durch Drehen derselben oder Veränderung der Drehrichtung der primären Luftdrehung durch Verstellung beispielsweise eines Schirmventils. Diese Maßnahmen erfordern jedoch entweder zusätzliche konstruktive Ausgestaltungen bereits vorhandener Einrichtungen oder Bereitstellung zusätzlicher mechanischer Hilfsmittel, die außerdem bei jedem Anlaßvorgang zu bedienen sind. Dadurch wird aber die Maschine baulich und betrieblich komplizierter und auch in der Herstellung teurer.In the above-mentioned, known internal combustion engines is a Improvement of the cold start achieved by the fact that when starting up the cold machine, where the evaporation of the fuel on the combustion chamber wall is not yet sufficient or can not be done quickly enough, a larger proportion of the fuel immediately is injected into the combustion air to accelerate auto-ignition. The means for this are either changing the jet position of the nozzle by rotating it the same or changing the direction of rotation of the primary air rotation by adjustment for example an umbrella valve. However, these measures either require additional constructive designs of existing facilities or provision additional mechanical aids that can also be used with every starting process are. However, this makes the machine structurally and operationally more complicated and also more expensive to manufacture.

Die Erfindung geht unter Vermeidung dieser Mängel einen anderen Lösungsweg zur Verbesserung der Kaltstartbedingungen bei den eingangs genannten Maschinen, wobei ebenfalls von dem erwähnten bekannten Grundgedanken Gebrauch gemacht wird, daß man den Kaltstart dadurch verbessern kann, daß in der Anlaßphase der luftverteilte Anteil des eingespritzten Kraftstoffes erhöht wird. Das Neuartige der Erfindung beruht jedoch darauf, daß nicht mehr besondere mechanische Hilfsmittel und von außen her vorzunehmende Regelmaßnahmen zur Erreichung dieses Effektes notwendig sind, sondern daß dieser Effekt durch zweckmäßige Ausgestaltung des Brennraumes selbst und der dadurch bedingten besonderen Luftführung im Brennraum erreicht wird. Die Erfindung stützt sich dabei auf die Erkenntnis, daß beim Anlassen oder Starten der Maschine infolge der in dieser Betriebsphase niedrigen Drehzahl und damit geringeren Luftgeschwindigkeit für die primär erzeugte Luftdrehung die Einströmbedingungen und die Luftdichte im Brennraum andere als im Normalbetrieb sind. Die primär erzeugte Luftdrehung hat nämlich in der Anlaßphase infolge der in diesem Zeitpunkt geringeren Luftgeschwindigkeit eine Einströmtendenz, welche in ihrer Drehwirbelbildung um die Brennraumachse relativ flachgängiger ist, d. h. mit flacherem, zur Drehachse geneigtem Spiralwirbel vor sich geht als irn Vollast- oder Normalbetrieb, wo die primäre Luftdrehung bei höherer Luftgeschwindigkeit sich in Form einer sehr steilgängigen Wirbelspirale um die Brennraumachse ausbildet. Entsprechend diesem unterschiedlichen Verlauf der primären Luftdrehung in Form von Spiralwirbeln im Brennraum erfolgt jeweils auch die Ausbreitung des Kraftstoffilmes auf der Brennraumwand unterschiedlich, d. h., bei hohen Drehzahlen wird der Kraftstoff ebenfalls in einer steilgängigen Spirale mehr nach dem Brennraumgrund hingezogen, während bei niedrigeren Drehzahlen der Kraftstoffilm nahezu in Höhe der gesamten Brennraumwand sich an dieser ausbreitet bzw. an ihr herumgezogen wird. Eingehende Versuche haben diese Tatsache bestätigt.The invention takes a different approach while avoiding these deficiencies to improve the cold start conditions in the machines mentioned at the beginning, use is also made of the known basic idea mentioned, that you can improve the cold start that in the starting phase of the air-distributed Share of injected fuel is increased. The novelty of the invention is based, however, on the fact that no longer special mechanical aids and from the outside regular measures to be taken to achieve this effect are necessary, but that this effect is achieved through the appropriate design of the combustion chamber itself and the resulting special air flow in the combustion chamber is achieved. the Invention is based on the knowledge that when starting or starting the Machine due to the low speed in this operating phase and thus lower Air velocity for the primarily generated air rotation, the inflow conditions and the air density in the combustion chamber is different than in normal operation. The primary generated Air rotation has namely in the starting phase as a result of the lower at this point in time Air speed has an inflow tendency, which in its vortex formation around the The combustion chamber axis is relatively flatter, d. H. with a flatter one inclined to the axis of rotation Spiral vortex goes on as in full load or normal mode, where the primary air rotation at higher air speeds it takes the form of a very steep vortex spiral around the axis of the combustion chamber. According to this different course of the primary air rotation in the form of spiral vortices in the combustion chamber also takes place in each case the spread of the fuel film on the combustion chamber wall varies, d. H., At high speeds, the fuel is also in a steep spiral drawn more towards the bottom of the combustion chamber, while at lower speeds the Fuel film spreads along almost the entire wall of the combustion chamber or is pulled around on her. Thorough tests have confirmed this fact.

Weitere Versuche haben nun gezeigt, daß es möglich ist, die unterschiedliche Wirbelbildung der primären Luftdrehung im Brennraum bei niedriger bzw. hoher Luftgeschwindigkeit dazu auszunutzen, um beim Kaltstart einen weit größeren Kraftstoffanteil unmittelbar mit der Luft zu vermischen, als dies im Normalbetrieb für die Einleitung der Selbstzündung gerade noch zugelassen wird, wenn der Brennraum so ausgebildet wird, daß dadurch selbsttätig eine die primäre Luftdrehung beeinflussende Sekundärluftströmung erzeugt wird. Je nach der primären Wirbelbildung bei Kaltstart oder Vollast wird diese Sekundärluftströmung auf die primäre Luftdrehung verschiedenen Einfluß haben. .Further experiments have now shown that it is possible to use the different Vortex formation of the primary Air rotation in the combustion chamber at lower or high air speed to take advantage of a much larger one during a cold start Mix the fuel proportion directly with the air than in normal operation for the initiation of compression ignition is just allowed when the combustion chamber is designed so that it automatically influences the primary air rotation Secondary air flow is generated. Depending on the primary vortex formation during a cold start or full load, this secondary air flow will be different to the primary air rotation Have influence. .

Die Erfindung besteht darin, daß bei der eingangs erwähnten Brennkraftmaschine die im Bereich der Brennraumöffnung angeordnete taschenartige Ausbuchtung die Form eines gegen den Brennraumboden hin geneigten und etwa radial zur Brennraum-Rotationsachse verlaufenden Kanals aufweist, wobei die Projektion dieses Kanals auf den Kolbenboden eine Länge hat, die größer ist als der Radius des Brennraumes, und die Breite des Kanals am übergang in die Brennraumöffnung mindestens ein Viertel dieses Radius beträgt, so daß durch die Ausbuchtung am Ende des Verdichtungshubes ein mit seiner Drehachse zur Rotationsachse der primären Luftdrehung im wesentlichen senkrecht stehender Sekundärluftwirbel entsteht, der die im Anfahrzustand entsprechend schwächere primäre Luftdrehung überwindet und dadurch einen Teil der rotierenden Luftmasse zusammen mit von der Brennraumwand abgehaltenem Kraftstoff aus dem Brennraum heraus in den darüberliegenden Zylinderraum verdrängt, da-' gegen im Normal- oder Vollastbetrieb der Maschine die sich dabei im Brennraum ausbildende stärkere primäre Luftdrehung nur unwesentlich beeinflußt.The invention consists in that in the internal combustion engine mentioned at the beginning the pocket-like bulge arranged in the area of the combustion chamber opening takes the form one inclined towards the combustion chamber floor and approximately radially to the axis of rotation of the combustion chamber having extending channel, the projection of this channel onto the piston crown has a length that is greater than the radius of the combustion chamber, and the width of the Channel at the transition into the combustion chamber opening at least a quarter of this radius is, so that one with his through the bulge at the end of the compression stroke The axis of rotation is essentially perpendicular to the axis of rotation of the primary air rotation standing secondary air vortex arises, which is correspondingly weaker in the start-up state overcomes primary air rotation and thereby part of the rotating air mass out of the combustion chamber together with fuel held back by the combustion chamber wall displaced into the cylinder space above, on the other hand in normal or full load operation of the engine, the stronger primary air rotation that forms in the combustion chamber only marginally affected.

Auf diese Weise ist es, wie Versuche bestätigt haben, möglich, im Kaltstart einen größeren Kraftstoffanteil ohne besondere Hilfsmittel unmittelbar in der heißen Verbrennungsluft zu verteilen und dadurch die Zündung beim Kaltstart zu beschleunigen. Durch mehr oder weniger starkes Zulassen des Sekundärluftwirbels ist es möglich, den luftverteilten Anteil des Kraftstoffes mehr oder weniger zu vergrößern. Wird durch entsprechende Maßnahmen am Brennraum der Sekundärluftwirbel nur insoweit zugelassen, daß das Hochtragen von Kraftstoff über den Brennraumöffnungsrand hinaus nur im Bereich der Startdrehzahlen auftritt, dann bleibt für den gesamten übrigen hohen Drehzahlbereich die gewünschte Wandverteilung des Kraftstoffes erhalten und damit auch der hierdurch bedingte ruhige Lauf der Maschine bei geringem Brennstoffverbrauch und gleichzeitig hoher Leistung.In this way, as tests have confirmed, it is possible to use im Cold start immediately a larger proportion of fuel without special aids to distribute in the hot combustion air and thereby the ignition during a cold start to accelerate. By allowing the secondary air vortex to a greater or lesser extent it is possible to increase or decrease the proportion of fuel distributed by air enlarge. The secondary air vortex is created through appropriate measures on the combustion chamber only allowed to the extent that fuel is carried up over the edge of the combustion chamber opening addition only occurs in the range of the starting speeds, then remains for the entire The desired wall distribution of the fuel is obtained in the remaining high speed range and thus also the resulting quiet running of the machine with low fuel consumption and at the same time high performance.

Die Anordnung einer taschenartigen Erweiterung im Bereich eines im Motorkolben angeordneten Brennraumes ist zwar an sich bekannt. Es wird hier jedoch nur darauf abgezielt, das angewendete Einspritz- und Gemischbildungsverfahren als solches, und zwar über den gesamten Betriebsbereich des Motors, zu verbessern. Zu diesem Zweck ist nach einem älteren, nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag die Erweiterung so ausgebildet, daß die in den Brennraum einströmende Luftmenge an der Erweiterungsstelle größer ist, als es bei einer kreisförmigen Öffnung des Brennraumes an dieser Stelle der Fall wäre. Die durch die Erweiterung in den Brennraum übertretende Luft ist dann auf die mit Kraftstoff benetzten Stellen der Brennraumwand gerichtet. Auf diese Weise wird dem Kraftstoffilm auf der Brennraumwand eine größere Frischluftmenge als bisher zugefügt, so daß eine schnellere Verdampfung und Vermischung des aufgedampften Kraftstoffes mit der Verbrennungsluft erreicht wird.The arrangement of a pocket-like extension in the area of an im Engine piston arranged combustion chamber is known per se. It gets here, however aimed only at the applied injection and mixture formation process as to improve such, over the entire operating range of the engine. to this purpose is according to an older proposal that is not part of the state of the art the extension is designed so that the amount of air flowing into the combustion chamber at the extension point is larger than it is at a circular opening of the The combustion chamber would be the case at this point. The result of the expansion in the combustion chamber Excess air is then on the areas of the combustion chamber wall that are wetted with fuel directed. In this way, the fuel film on the combustion chamber wall becomes larger Amount of fresh air added than before, so that faster evaporation and mixing of the vaporized fuel is achieved with the combustion air.

Der Einfluß des Sekundärluftwirbels kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung noch dadurch gesteuert werden, daß der Brennraumboden eine Abflachung aufweist. Bei einem als Kugel oder Rotationsellipsoid ausgebildeten Brennraum ist dann der Boden desselben in größerem oder geringerem Abstand brennraumeinwärts vom Scheitelpunkt der bei diesen Brennraumformen sonst vorhandenen Bodenkrümmung als ebene Fläche ausgebildet. Durch die genannten Maßnahmen wird infolge früherer oder späterer Umlenkung des Sekundärwirbels durch diesen die primäre Luftdrehung in ihrem Gesamtwirbelverlauf mehr oder weniger nach oben gedrückt, so daß also beim Kaltstart je nach Voreinstellung mittels der angegebenen Maßnahme mehr oder weniger Kraftstoff aus dem Brennraum heraus verdrängt wird.The influence of the secondary air vortex can be according to a further feature the invention can still be controlled in that the combustion chamber floor has a flattening having. In the case of a combustion chamber designed as a sphere or an ellipsoid of revolution then the bottom of the same at a greater or lesser distance from the combustion chamber inwards Vertex of the floor curvature that is otherwise present in these combustion chamber shapes as flat surface formed. The measures mentioned will result from previous or later redirection of the secondary vortex by this the primary air rotation in their Overall vortex course more or less pushed upwards, so that with a cold start depending on the pre-setting using the specified measure, more or less fuel is displaced out of the combustion chamber.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dargestellt. Hierbei zeigt Fig. 1 eine Einspritzbrennkraftmaschine mit einem im Kolbenboden angeordneten rotationskörperförmigen Brennraum, Fig. 2 eine Draufsicht auf den Kolben einer Maschine nach Fig. 1, Fig. 3 die schematische Darstellung der Erzeugung einer primären Luftdrehung im Zylinder einer Brennkraftmaschine durch ein Schirmventil, Fig. 4 ein Schema der primären Luftdrehung im Brennraum beim Anfahren der Maschine für den Fall, daß kein Sekundärwirbel vorgesehen ist, Fig. 5 ein Schema der primären Luftdrehung im Brennraum bei Vollastbetrieb für den Fall, daß kein Sekundärwirbel vorgesehen ist, Fig. 6 ein Schema des erfindungsgemäß erzeugten Sekundärluftwirbels im Brennraum allein, d. h. ohne Berücksichtigung der primären Luftdrehung, Fig. 7 ein Schema des resultierenden Luftwirbels im Brennraum beim Kaltstart, wobei das Hochdrücken der primären Luftdrehung durch den Sekundärwirbel nebst der dadurch bedingten Verdrängung von Kraftstoff aus dem Brennraum mit angedeutet ist.In the drawing, the invention is based on a preferred embodiment shown. Here, Fig. 1 shows an injection engine with an im Rotational body-shaped combustion chamber arranged in the piston crown, FIG. 2 is a top view on the piston of a machine according to FIG. 1, FIG. 3 shows the schematic representation of the Generation of a primary air rotation in the cylinder of an internal combustion engine an umbrella valve, FIG. 4 is a diagram of the primary air rotation in the combustion chamber during start-up of the machine in the event that no secondary vortex is provided, FIG. 5 is a diagram the primary air rotation in the combustion chamber at full load in the event that no Secondary vortex is provided, Fig. 6 is a diagram of the secondary air vortex generated according to the invention in the combustion chamber alone, d. H. without considering the primary air rotation, Fig. 7 shows a diagram of the resulting air vortex in the combustion chamber during a cold start Pushing up the primary air rotation through the secondary vortex along with the resulting conditional displacement of fuel from the combustion chamber is also indicated.

In Fig. 1 ist 1 der gerade im Bereich seiner oberen Totpunktstellung befindliche Kolben einer nur durch den inneren Zylindermantel 2 und die Zylinderkopfbegrenzungslinie 3 angedeuteten Brennkraftmaschine, bei welcher der Kraftstoff in bekannter Weise auf die Brennraumwand aufgespritzt und in Dampfform von der Brennraumwand durch eine zugeordnete Luftdrehung abgelöst wird. Der im Kolbenboden vorgesehene Brennraum, welcher rotationskörperförmig und an seiner Öffnung 5 eingeschnürt ist, ist mit 4 bezeichnet. Der Brennraum 4 weist im Bereich der Brennraumöffnung 5 eine taschenartige Ausbuchtung 6 auf, in die in der gezeigten Stellung auch die Mündung 7 a der Einspritzdüse 7 eingreift. Von der Düsenmündung 7a aus werden in bekannter Weise ein Kraftstoffstrahl 8 oder mehrere solche Kraftstoffstrahlen auf die Brennraumwand 9 so aufgespritzt, daß der Kraftstoff sich auf der Brennraumwand als dünner Film ausbreitet. Im Zylinderkopf ist ein Schirmventi110 angeordnet, durch das eine primäre Luftdrehung im Zylinder erzeugt wird, die in Fig. 2 und 3 durch die gepfeilten Linien 11 angedeutet ist. Diese primäre Luftdrehung würde sich, wenn nur das Schirmventil 10 allein für ihre Ausbildung verantwortlich wäre, nach dem Brennraum 4 hin in einem Drehwirbel fortsetzen, dessen Verlauf für die Anlauf-oder Startphase in Fig. 4 mit 12 und für Normal-oder Vollastbetrieb in Fig. 5 mit 13 schematisch angedeutet ist.In Fig. 1, 1 is the piston, just in the area of its top dead center position, of an internal combustion engine, indicated only by the inner cylinder jacket 2 and the cylinder head boundary line 3, in which the fuel is sprayed onto the combustion chamber wall in a known manner and in vapor form from the combustion chamber wall by an associated air rotation is replaced. The combustion chamber provided in the piston crown, which is shaped like a body of revolution and constricted at its opening 5 , is denoted by 4. The combustion chamber 4 has a pocket-like bulge 6 in the region of the combustion chamber opening 5 , into which the opening 7 a of the injection nozzle 7 also engages in the position shown. From the nozzle orifice 7a, a fuel jet 8 or more such fuel jets are sprayed onto the combustion chamber wall 9 in a known manner in such a way that the fuel spreads as a thin film on the combustion chamber wall. A screen valve 110 is arranged in the cylinder head, by means of which a primary air rotation is generated in the cylinder, which is indicated in FIGS. 2 and 3 by the arrow lines 11. If only the umbrella valve 10 were solely responsible for its formation, this primary air rotation would continue towards the combustion chamber 4 in a vortex, the course of which for the start-up phase in FIG. 4 with 12 and for normal or full load operation in FIG 5 is indicated schematically at 13.

Wie aus Fig. 4 zu ersehen, ist beim Anlauf oder Start der Maschine für den Luftwirbel 12 der Neigungswinkel a, ß der primären Luftdrehung gegenüber der Rotationsachse A -A groß und der Drehwirbel 12 daher spiralig flachgängig. Fig. 5 zeigt dagegen die Wirbelbildung im Vollastbetrieb, wo infolge der in dieser Arbeitsphase hohen Luftgeschwindigkeit der Luftdrehwirbe113 spiralgängig zur Rotationsachse A-A nach dem Kolbenboden hin verläuft und daher die Einströmwirbel a1, ßl dementsprechend wesentlich kleiner sind.As can be seen from FIG. 4, when the machine is started or started, the angle of inclination α, β of the primary air rotation relative to the axis of rotation A -A is large for the air vortex 12 and the rotary vortex 12 therefore has a flat spiral. 5, however, shows the vortex formation in full load operation, where due to the high air speed in this work phase, the air twisting vortex113 runs spirally to the axis of rotation AA towards the piston head and therefore the inflow vortices a1, ßl are correspondingly much smaller.

Die taschenartige Ausbuchtung weist im Bereich der Brennraumöffnung 5 die Form eines gegen den Brennraumboden hin geneigten und etwa radial zur Brennraum-Rotationsachse A-A verlaufenden Kanals 6 auf. Hierbei ist die Projektion dieses Kanals auf den Kolbenboden von einer Länge, die größer ist als der Radius r des Brennraumes und die Breite b des Kanals am Übergang in die Brennraumöffnung beträgt mindestens ein Viertel dieses Radius. Bei Annäherung des Kolbens an seine obere Totpunktlage wird nun ein Sekundärluftwirbel 14 hervorgerufen, dessen Strömungsverlauf im Brennraum 4 in Fig. 6 schematisch durch den Kurvenzug S angedeutet ist. Wie aus dieser Figur zu ersehen, steht die Drehachse B des Sekundärluftwirbels 14 senkrecht zur Rotationsachse A -A der in Fig. 4 und 5 dargestellten primären Luftdrehung 12 und 13. Primäre Luftdrehung und Sekundärluftwirbel treten nun aber im Betrieb, gleichgültig ob bei Anlauf oder Vollast, jeweils immer gleichzeitig auf und werden sich daher in jedem Falle überlagern. Durch geeignete Bemessung und Richtungsgebung der taschenartigen Ausbuchtung 6 wird nun dafür Sorge getragen, daß der Sekundärluftwirbel 14 nur so stark auftreten kann, daß er immer nur den schwächeren primären Luftwirbel 12 in der Anlauf- oder Startphase überwindet und nach oben drückt, wie dies in Fig. 7 mit 12a dargestellt ist. Hierdurch wird zwangläufig auch ein größerer Kraftstoffanteil von der.Berührung mit der Brennraumwandung abgehalten und in den Zylinderraum 15 oberhalb der Brennraumöffnung5 verdrängt, wie dies in Fig. 7 durch die Punktierung 16 angedeutet ist. Indem andererseits die taschenartige Ausbuchtung 6 so bemessen ist, daß nur der schwächere und flachgängigere Luftwirbel 12 der Anlaufphase durch den Sekundärluftwirbel 14 überwunden wird, ergibt sich zwangläufig ohne weitere Hilfsmittel oder äußeres Eingreifen, daß im Vollastbetrieb der wesentlich stärkere und steilgängigere Drehwirbel 13 (Fig.5) nicht mehr von dem Sekundärwirbel 14 überwunden wird, so daß der letztere nur im Brennraum 4 selbst noch zur Auswirkung kommt. Bei Vollast stellt sich somit die volle Wandverteilung des Kraftstoffes zur bestmöglichen Durchführung des der Erfindung zugrunde liegenden Einspritz- und Gemischbildungsverfahrens jeweils von selbst ein. Der Einfluß des Sekundärwirbels 14 kann nach weiteren Merkmalen der Erfindung noch dadurch gesteuert werden, daß der Abstand h des Brennraumbodens von der Brennraumöffnung 5 größer oder kleiner gehalten wird. Bei einem als Kugel oder Rotationsellipsoid ausgebildeten Brennraum, wie er im Beispiel gezeigt ist, wird vorteilhaft der Brennraumboden in größerem oder geringerem Abstand vom Scheitelpunkt der sonst vorhandenen Bodenkrümmung als ebene Fläche 17 ausgebildet.In the area of the combustion chamber opening 5, the pocket-like bulge has the shape of a channel 6 inclined towards the combustion chamber floor and running approximately radially to the combustion chamber axis of rotation AA. Here, the projection of this channel onto the piston head is of a length that is greater than the radius r of the combustion chamber and the width b of the channel at the transition into the combustion chamber opening is at least a quarter of this radius. When the piston approaches its top dead center position, a secondary air vortex 14 is generated, the flow course of which in the combustion chamber 4 is indicated schematically in FIG. 6 by the curve S. As can be seen from this figure, the axis of rotation B of the secondary air vortex 14 is perpendicular to the axis of rotation A-A of the primary air rotation 12 and 13 shown in FIGS. 4 and 5 , always appear simultaneously and will therefore always overlap. By suitable dimensioning and direction of the pocket-like bulge 6, care is now taken that the secondary air vortex 14 can only occur so strongly that it only overcomes the weaker primary air vortex 12 in the start-up or start-up phase and pushes it upwards, as shown in FIG 7 is shown at 12a. As a result, a larger proportion of fuel is inevitably kept from contact with the combustion chamber wall and displaced into the cylinder chamber 15 above the combustion chamber opening 5, as is indicated in FIG. 7 by the dots 16. Since, on the other hand, the pocket-like bulge 6 is dimensioned in such a way that only the weaker and flatter air vortex 12 of the start-up phase is overcome by the secondary air vortex 14, the result is inevitably without further aids or external intervention that the much stronger and steeper rotating vortex 13 (Fig. 5) is no longer overcome by the secondary vortex 14, so that the latter only has an effect in the combustion chamber 4 itself. At full load, the full wall distribution of the fuel for the best possible implementation of the injection and mixture formation process on which the invention is based is thus established automatically. According to further features of the invention, the influence of the secondary vortex 14 can be controlled by keeping the distance h of the combustion chamber floor from the combustion chamber opening 5 larger or smaller. In the case of a combustion chamber configured as a sphere or ellipsoid of revolution, as shown in the example, the combustion chamber floor is advantageously configured as a flat surface 17 at a greater or lesser distance from the apex of the otherwise existing floor curvature.

Durch die Erfindung wird somit der Vorteil erreicht, bei einer Brennkraftmaschine der eingangs vorausgesetzten Art für Kaltstart- und Vollastbetrieb ohne irgendeinen äußeren Eingriff jeweils die gerade erwünschte Gemischbildung selbsttätig herbeizuführen, wobei der Übergang von Kaltstart- auf Volllastbetrieb ebenfalls in selbsttätiger Anpassung an die jeweils erforderliche Luft- bzw. Wandverteilung des Kraftstoffes erfolgt.The invention thus achieves the advantage in an internal combustion engine of the type assumed at the beginning for cold start and full load operation without any external intervention to automatically bring about the desired mixture formation, whereby the transition from cold start to full load operation is also automatic Adaptation to the required air or wall distribution of the fuel he follows.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Luftverdichtende, selbstzündende Einspritzbrennkraftmaschine mit einem im Kolben angeordneten rotationskörperförmigen und an seiner Öffnung eingeschnürten Brennraum, der im Bereich seiner Öffnung eine taschenartige Ausbuchtung aufweist, und mit einer Einspritzdüse, die den Kraftstoff entweder durch die eingeschnürte öffnung des Brennraumes oder durch die taschenartige Ausbuchtung hindurch gegen die Brennraumwand spritzt, wo der Kraftstoff als dünner Film aufgetragen und durch eine primär zugeordnete Luftdrehung in Dampfform allmählich abgelöst, mit der Luft vermischt und danach verbrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbuchtung die Form eines gegen den Brennraumboden hin geneigten und etwa radial zur Brennraum-Rotationsachse (A-A) verlaufenden Kanals (6) aufweist, wobei die Projektion dieses Kanals auf den Kolbenboden eine Länge hat, die größer ist als der Radius (r) des Brennraumes,. und die Breite (b) des Kanals am Übergang in die Brennraumöffnung mindestens ein Viertel dieses Radius (r) beträgt, so daß durch die Ausbuchtung am Ende des Verdichtungshubes ein mit seiner Drehachse (B) zur Rotationsachse (A-A) der primären Luftdrehung (12, 13) im wesentlichen senkrecht stehender Sekundärluftwirbel (14) entsteht, der die im Anfahrzustand entsprechend schwächere primäre Luftdrehung (12) überwindet und dadurch einen Teil der rotierenden Luftmasse zusammen mit von der Brennraumwand abgehaltenem Kraftstoff aus dem Brennraum heraus in den darüberliegenden Zylinderraum verdrängt, dagegen im Normal- oder Vollastbetrieb der Maschine die sich dabei im Brennraum ausbildende stärkere primäre Luftdrehung (13) nur unwesentlich beeinflußt. PATENT CLAIMS: 1. Air-compressing, self-igniting internal combustion engine with a combustion chamber in the shape of a rotary body and constricted at its opening, which is arranged in the piston and has a pocket-like bulge in the area of its opening, and with an injection nozzle that feeds the fuel either through the constricted opening of the combustion chamber or through the pocket-like Bulge splashes through against the combustion chamber wall, where the fuel is applied as a thin film and gradually detached in vapor form by a primarily associated air rotation, mixed with the air and then burned, characterized in that the bulge has the shape of an inclined towards the combustion chamber floor and approximately having a channel (6) extending radially to the combustion chamber axis of rotation (AA), the projection of this channel onto the piston head having a length which is greater than the radius (r) of the combustion chamber. and the width (b) of the channel at the transition into the combustion chamber opening is at least a quarter of this radius (r), so that through the bulge at the end of the compression stroke, one with its axis of rotation (B) to the axis of rotation (AA) of the primary air rotation (12, 13) essentially vertical secondary air vortex (14) arises, which overcomes the weaker primary air rotation (12) in the start-up state and thereby displaces part of the rotating air mass together with fuel held by the combustion chamber wall out of the combustion chamber into the cylinder chamber above Normal or full load operation of the machine only insignificantly influences the stronger primary air rotation (13) that forms in the combustion chamber. 2. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraumboden eine Abflachung aufweist. 2. Injection internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the Combustion chamber bottom has a flattening. 3. Einspritzbrennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2 mit einem als Kugel oder Rotationsellipsoid ausgebildeten Brennraum, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflachung als ebene Fläche (17) ausgebildet ist.3. Injection internal combustion engine according to claims 1 and 2 with a combustion chamber designed as a sphere or ellipsoid of revolution, characterized in that the flattening is designed as a flat surface (17) .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2314358A1 (en) * 1975-06-10 1977-01-07 Maschf Augsburg Nuernberg Ag INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH COMPRESSED AIR AND DIRECT INJECTION

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FR2314358A1 (en) * 1975-06-10 1977-01-07 Maschf Augsburg Nuernberg Ag INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH COMPRESSED AIR AND DIRECT INJECTION

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