DE2154341A1 - MULTI-FUEL PISTON INTERNAL ENGINE - Google Patents
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Description
Vielstoff-Hubkolben-Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Vielstoff-Hubkolben-Brennkraftmaschine mit im Kolben angeordneter Brennmulde, mit oberhalb der Brennmulde liegender Einspritzdüse, mit ebenfalls oberhalb der Kolbenbrennmulde und, bezogen auf eine Draufsicht, nahe dem Muldenrand angeordneter elektrischer Zündquelle, und mit Einrichtungen yitr Erzeugung einer etwa kreisenden Luftbewegung in der Kolbenbrennmulde (Luftdrall).Multi-fuel reciprocating internal combustion engine The invention relates to a Multi-fuel reciprocating internal combustion engine with a combustion bowl arranged in the piston, with Injection nozzle located above the combustion bowl, with also above the piston combustion bowl and, based on a plan view, arranged near the edge of the bowl electrical Ignition source, and with devices yitr generation of an approximately circular air movement in the piston combustion bowl (air swirl).
Bei einer bekannten Vielstoff-Brennkraftmaschine der vorgenannten Art liegen die Einspritzdüse und die elektrische Zündquelle in Form einer Zjindkerze einander in bezug niif die Kolbenmitte etwa gegenüber und der Kraftstoff wird von der Diise in Drallrichtung etwa tangential so gegen die Umfangswand der hier kugelförmig gestalteten Kolbenbrennmulde gespritzt, daß er Ruf diese, bezogen auf die Drallrichtung, in einem mit Abstand vor der Kerze liegenden Wandbereich auftrifft. Bei einer derartigen Maschine ergibt sich ein sehr hoher Kraftstoffwandanteil und es bereitet insbesondere deshalb das Kaltstarten im Dieselbetrieb Schwierigkeiten.In a known multi-fuel internal combustion engine of the aforementioned The injection nozzle and the electrical ignition source are in the form of a spark plug each other with respect to the center of the piston approximately opposite and the fuel is from the nozzle in the direction of the twist approximately tangentially so against the circumferential wall of the spherical here designed piston combustion bowl, that it calls this, based on the direction of twist, hits in a wall area at a distance in front of the candle. With such a Machine results in a very high proportion of fuel wall and it prepares in particular therefore cold starting difficulties in diesel operation.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Maschine ist, daß sich für den Benzin- und Dieselbetrieb unterschiedliche Einspritzzeitpunkte ergeben und daß die Maschine im Benzinbetrieb zu Selbstzündungen neigt (Klopfen).Another disadvantage of the known machine is that for the Gasoline and diesel operation result in different injection times and that the The machine tends to self-ignite when running on petrol (knocking).
Der Erfindung liegt demgegenüber nun die Aufgabe zugrunde, eine Vielstoff-Hub@olhen-Brennkraftmaschine so auszugestalten, daß sie unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile gute Betriebseigenscha@t@n im Benzin- und Dieselbetrieb aufweist und in @esonde@e auch ein gutes K@@tstartverhalten im Di@@elbet@ @@ @@igt.In contrast, the invention is based on the object of a multi-fuel Hub @ olhen internal combustion engine designed in such a way that, while avoiding the aforementioned disadvantages, they have good operating properties shows in gasoline and diesel operation and in @ esonde @ e also a good K @@ tstart behavior on Tue @@ elbet @ @@ @@ igt.
Erfindungsgem @@ wird dies bei einer Vielstoff-Hubkolben-Brennkraftmaschine der eing@ngs genannten Art dadurch erreicht, daß als @@nspritzdüse eine Mehrlochdüse mit wenigstens zwei Düsenbohrungen vorgesehen wird, die etwa mittig über de@ Kolbenbrenn@ulde angeordnet ist und daß, bezogen auf eine die Zündquelle und die Düse in einer Draufsicht verbindende Bezugsgerade, eine erste Düsenbohrung und eine zweite Düsenbohrung so gelegt sind, daß der erste Düsenstrahl unter einem Winkel von 10 bis 20° gegenüber der Bezugsgeraden und der zweite Düs@nstrahl unter einem Winkel von etwa 35 bis 45° gegenüber dem ersten Düsenstrahl, jeweils entgegen der Drallrichtung @emessen, gegen die Umfangswand der Kolbenbrennmulder gerichtet ist.According to the invention, this is the case with a multi-fuel reciprocating internal combustion engine of the type mentioned above is achieved in that a multi-hole nozzle is used as the spray nozzle is provided with at least two nozzle bores, which are approximately in the middle of the @ piston burner @ ulde is arranged and that, based on a, the ignition source and the nozzle in a plan view connecting reference line, a first nozzle bore and a second nozzle bore see above are placed that the first jet at an angle of 10 to 20 ° opposite the reference line and the second jet at an angle of about 35 to 45 ° in relation to the first jet, in each case against the direction of swirl @ measure, is directed against the circumferential wall of the piston combustion chamber.
Die erfindungsgemäße Düsenanordnung und Düsenausbildung und die erfindungsg@ maße Lage des ersten und des zweiten Düsenstrahls bewirkt einen verhältnismäßig großen Kraftstoffluftanteil und die Bildung eines besonders gut zündfähigen Gemisches, wodurch sich auch im Dieselbereich ein gutes Kaltstartverhalten ergibt. Das sich bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung bildende, verhältnismäßig homogene Gemisch erbringt weiter sowohl im Diesel- als auch im Benzinbetrieb eine verhaltnismäßig weiche Verbrennung, wobei Selbstzündungen im Benzinbetrieb dadurch ausgeschlossen sind, daß aufgrund des verhältuismäßig hohen Kraftstoffluftanteils die Bildung eines zündfähigen Gemisches rasch vonsta@ten geht und dementsprechend spät eingespritzt werden kann. Entsprechend spät kann bei der erfindungsgemäßen Maschinenausgestaltung im Benzinbetrieb, in dem im Gegensatz zum Die selbe trieb mit Fremdzündung gearbeitet wird, der Zündzeitpunkt liegen, für den sich eine Einstellung im Bereich bis zu 10° nach OT als im Rahmen der Erfindung vorteilhaft, eine Einstellung von 3 bis 4° nach OT aber als besonders zweckmäßig erwiesen hat. Die sich bei der erfindungsemaßen Lösung ergebende gute Gemischbildung liat weiter zur Folge, daß der Einspritzzeitpunkt für Diesel- und Benzinbetrieb bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Vielstoff-Brennkraftmasciine gleich gewählt werden kann. Ferner fiihrt die erfindungsgemäß erreichbare, gute Gemischbildung sowohl im Benzinals auch im Dieselbetrieb zu günstigen Verbrauchsdaten, hohen Leistungen und geringen Abga sverunre ini gungen , wobei insbesondere sowohl im Diesel- als auch i.m Benzinbetrieb niedrige Schwärzungszahlen zu erwähnen sind.The nozzle arrangement and nozzle design according to the invention and the according to the invention moderate position of the first and the second jet causes a relative large proportion of fuel air and the formation of a particularly easily ignitable mixture, which also results in good cold start behavior in the diesel sector. That I relatively homogeneous mixture forming in the embodiment according to the invention furthermore provides a proportional in both diesel and gasoline operation soft combustion, which excludes auto-ignition in gasoline mode are that due to the relatively high proportion of fuel air, the formation of a ignitable mixture takes place quickly and accordingly late can be injected. It can be correspondingly late in the machine configuration according to the invention in gasoline operation, in which, in contrast to the same operation, external ignition was used will be the ignition point for which there is a setting in the range up to 10 ° after TDC as advantageous within the scope of the invention, a setting from 3 to 4 ° after OT has proven to be particularly useful. Which in the inventive measure A good mixture formation resulting in a solution also results in the point in time of injection for diesel and gasoline operation in the embodiment of a multi-fuel internal combustion engine according to the invention can be chosen the same. Furthermore, the good results that can be achieved according to the invention Mixture formation in both gasoline and diesel operation with favorable consumption data, high performance and low emissions, especially both Low blackening numbers should be mentioned in diesel and petrol operation.
In Ausgestaltung der Erfindung erweist es sich als zweckmäßig, wenn die Düse mehr als zwei Düsenbohrungen aufweist und wenn, bezogen auf eine die Düse und die Kolbenmitte in einer Draufsicht verbindende Bezugsgerade, in Draufsicht der erste und der zweite Düsenstrahl auf der einen Seite der Bezugsgeraden und wenigstens ein weiterer Düsenstrahl auf der anderen Seite der Bezugsgeraden liegt und gegen die Umfangswand der Kolbenbrennmulde gerichtet ist. Als besonders vorteilhaft erweist sich in diesem Zusammenhang die Verwendung einer 4-Lochdiise, die eine besonders gleichmäßige Kraftstoffverteilung ermöglicht und durch die ein besonders homogenes Kraftstoffluftgemisch zu erreichen ist.In an embodiment of the invention, it proves to be useful if the nozzle has more than two nozzle bores and if so, based on one the nozzle and the reference straight line connecting the center of the piston in a plan view, in a plan view the first and the second nozzle jet on one side of the reference straight line and at least another jet is on the other side of the reference line and against it the peripheral wall of the piston combustion bowl is directed. Proves to be particularly beneficial In this context, the use of a 4-hole nozzle, which is a special one allows even fuel distribution and through which a particularly homogeneous Fuel-air mixture is to be achieved.
Findet erfindungsgemlt'ß eine 4-Lochdiise Verwendung, so erweist es sich als zweckmäßig, wenn die dritte und die vierte Düsenbohrung so angeordnet sind, daß der dritte und der vierte Dtjsciisti'ali in einem I @nbereich gegen die Umfangs wand der Kolbenbrennmulde gerichiet sind, der dem Bogenbereich zwischen der Düse und Zündquelle verbindenden Bezugsgeraden und dem maximalen Win@@@@ersatz des zweiten @üsenstrallles gegenüber dieser Bezugsgeraden entspricht. Zweckmäßigerweise sind der dritte und der vierte Düsenstrahl in Draufsicht etwa senkrecht gegen die Umfangswand der Kolbenbrennmulde gerichtet.If a 4-hole nozzle is used according to the invention, it proves to be is useful if the third and fourth nozzle bores are arranged in such a way that the third and fourth Dtjsciisti'ali in an area against the circumference wall of the piston burner, the arc area between the nozzle and the ignition source connecting the reference straight line and the maximum Win @@@@ replacement of the second @ üsenstrallles corresponds to this reference line. Appropriately are the third and fourth jet in plan view approximately perpendicular to the Directed circumferential wall of the piston combustion bowl.
7m Paiutien der Erfindung hat es sich weiter als zweckmäßig erwiese2, wenn der Winkel zwischen dem ersten und dem zweiten Diisenstralll kleiner als der Winkel zwischen dem dritten und dem vierten Düsenstrahl ist. Ferner kann es im hinblick auf den Verbrennungsablauf auch vorteilhaft sein, wenn der Winkel zwischen dem zweiten und dem dritten Düsenstrahl größer als der Winkel zwischen dem ersten und dem vierten Düsenstrahl ist.In the part of the invention, it has also proven to be expedient2 if the angle between the first and the second Diisenstralll is smaller than the Is the angle between the third and fourth jet. It can also be used in the future on the combustion process can also be advantageous if the angle between the second and the third jet greater than the angle between the first and fourth Jet is.
Die Erfindung wird nachfolgend mit weiteren erfindungsgemäßen Einzelheiten anhand der Zeichnungsbeschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in schematisierter Darstellung einen Querschnitt durch eine Vielstoff-Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung, wobei der Schnitt etwa mittig durch einen Zylinder gelegt ist, und Fig. 2 in einer Schemadarstellung eine erfindungsgemäß mögliche Anordnung von Einspritzdüse und als Zündquelle dienender Zündkerze gegenüber der Kolbenbrennmulde in Draufsicht, wobei die Lage der einzelnen Düsenstrahlen gezeigt ist.The invention is explained below with further details according to the invention explained in more detail using the description of the drawing. They show: FIG. 1 in a more schematic way Representation of a cross section through a multi-fuel internal combustion engine according to FIG Invention, the section being placed approximately centrally through a cylinder, and Fig. 2 in a schematic representation an arrangement of injection nozzles possible according to the invention and the spark plug serving as an ignition source opposite the piston combustion bowl in plan view, where the position of the individual nozzle jets is shown.
In der Schemadarstellung gemäß Fig. 1 ist eine Hubkolben-Brennkraftmaschine für Vielstoffbetrieb gezeigt, die einen Kolben 1 mit zentrisch in der Kolbenoberseite vorgesehener Brennmulde 2 aufweist. Die Brennmulde 2 ist zylindrisch ausgebildet und weist einen Boden 3 auf. Der Kolben 1 ist über ein Pleuel 4 mit der Kurbelwelle 5 verbunden. Der Gaswechsel wird bei der erfindungsgemäßen, dargestellten Maschine über Ventile gesteuert, von deiien in der Darstellung lediglich das Einlaßventil 6 sichtbar ist. Durch die Ausgestaltung des Einlaßventils 6 z.B. als Sciiirniveiitil (nicht dargestellt) und/oder die Führung des Ansaiigkanales 7 wird erreicht, daß die beim Ansaugtalct iii den Zylinderinnenraum einströmende Luft einen Drall erhält, der sich aufgrund der Kolbengestaltung bei der Kompression noch verstärkt, so daß, wie in Fig. 2 angedeutet 1 die komprimierte Luft in der Brennmulde 2 eine kreisende Bewegung ausführt. Die Drallrichtung ist in Fig. 2 mit 8 angegeben.In the schematic representation according to FIG. 1, there is a reciprocating piston internal combustion engine for multi-fuel operation shown, which has a piston 1 centered in the top of the piston provided combustion trough 2 has. The combustion trough 2 is cylindrical and has a base 3. The piston 1 is connected to the crankshaft via a connecting rod 4 5 connected. Of the Gas exchange is shown in the case of the invention Machine controlled by valves, of which only the inlet valve is shown 6 is visible. By designing the inlet valve 6, for example, as a scaling element (not shown) and / or the leadership of Ansaiigkanales 7 is achieved that the air flowing into the cylinder interior during intake throttle iii receives a swirl, which is reinforced due to the piston design during compression, so that, as indicated in Fig. 2 1 the compressed air in the combustion trough 2 a circular Movement. The direction of twist is indicated by 8 in FIG. 2.
Etwa zentrisch zur Dreniiniuide 2 ist liii Zylinderkopf 9 die Einspritzdüse 10 angeordnet, die als 4-Lochdüse ausgebildet ist. I)ie durch eine Zündkerze 11 gebildete elektrische Ziindquelle ist, wie die schematische Darstellung gemäß. Fig erkennen läßt, in Draufsicht über der Kolbenbrennmulde 2 nahe deren Rand angeordnet.The injection nozzle is approximately centric to the Dreniiniuide 2, the cylinder head 9 10 arranged, which is designed as a 4-hole nozzle. I) ie by a spark plug 11 formed electrical ignition source is, like the schematic representation according to. Fig can be seen, arranged in plan view over the piston combustion bowl 2 near its edge.
Neben der nahezu zentrischen Lage der Einspritzdüse 10 und der randnahen Lage der Zündkerze 11 läßt die Draufsicht gemn Fig. 2 eine erfindungsgemäße Lage der Düsenstrahlen 12 - 15 erkennen. Für die erfindungsgemäße Lösung ist dabei insbesondere die Lage des ersten Düsenstrahles 12 tind des zweiten Düsenstrahles 13 zur Zündkerze 11 von Bedeutung. Diese Strahlen sind von der Düse 10 gegen die Umfangswand i6 der Brennmulde 2 gerichtet und liegen, bezogen auf die Drallrichtung 8 der verdichteten Luft, vor einer die Kerze 11 und die Düse 10 in Draufsicht verbindenden Bezugsgeraden 17. Der Winkel des ersten Düsenstrahles 12 gegeniiber der Bezugsgeraden 17 beträgt erfindungsgemäß 10 bis 200, vorzugsweise etwa 150. Der Winkel zwischen dem ersten Düsenstrahl 12 und dem zweiten Diisenstrahl 13 beträgt, wiederum in Draufsicht gemessen, zwischen 35 und 45°. Beide Düsenstrahlen 12 und 13 sind, wie bereits erwähnt1 gegen die Umfangswand 16 der Kolbenbrennmulde 2 gerichtet, können aber in Höhenrichtung gegeneinander versetzt verlaufen.In addition to the almost central position of the injection nozzle 10 and the one close to the edge Position of the spark plug 11 leaves the plan view according to FIG. 2 a position according to the invention of the nozzle jets 12-15. For the solution according to the invention is in particular the position of the first jet 12 and the second jet 13 relative to the spark plug 11 of importance. These jets are from the nozzle 10 against the peripheral wall i6 of the Combustion trough 2 directed and are, based on the twist direction 8 of the compressed Air, in front of a reference straight line connecting the candle 11 and the nozzle 10 in plan view 17. The angle of the first nozzle jet 12 with respect to the reference straight line 17 is according to the invention 10 to 200, preferably about 150. The angle between the first Jet 12 and the second jet 13, again measured in plan view, between 35 and 45 °. As already mentioned1, both nozzle jets 12 and 13 are against directed the peripheral wall 16 of the piston combustion bowl 2, but can in the vertical direction run offset against each other.
Dies stellt eine im Rahmen der Erfindung sogar besonders vorteilhafte Lösung dar. Wird, wie in Fig. 2 angedeutet, die Kolbenbrennmulde 2 in Draufsicht durch eine Bezugsgerade 18 unterteilt, die die Düse 10 und die Kolbenmitte 19 miteinander verbindet, so liegen bei der dargestellten erfindungsgemäßen Ansführungsform der erste Düsenstrahl 12 und der zweite Düsenstrahl 13 auf der einen Seite dieser Bezugsgeraden 18, während der dritte Düsenstrahl 14 und der vierte Düsenstrahl 15 auf der anderen Seite dieser Bezugsgeraden liegen und derart gegen die Umfangswand 16 der Brennmulde 2 gerichtet sind, daß sie in Draufsicht etwa senkrecht zu dieser stehen.This is even particularly advantageous within the scope of the invention Solution is. As indicated in Fig. 2, the piston combustion bowl 2 in plan view divided by a reference straight line 18 which connects the nozzle 10 and the piston center 19 with one another connects, so are in the illustrated embodiment of the invention first jet 12 and the second jet 13 on one side of this straight reference line 18, while the third jet 14 and the fourth jet 15 on the other Side of this reference straight line and so against the peripheral wall 16 of the combustion bowl 2 are directed that they are approximately perpendicular to this in plan view.
In dem dargestellten Ansführungsbeispiel schließt, jeweils entgegen der Drallrichtung 8 gemessen, der erste Düsenstrahl 12 mit der Bezugsgeraden 17 einen Winkel von 10° ein und der zweite Düsenstrahl 13 mit dem ersten Düsenstrahl 12 einen Winkel von 35°. Der Winkel zwischen dem zweiten Düsenstrahl 13 und dem dritten Düsenstrahl 14 beträgt im dargestellten Ausführungsbeispiel in Draufsicht 130°. Der dritte Düsenstrahl 14 erstreckt sich gegenüber dem vierten Düsenstrahl 15 unter einem Winkel von 90°.In the illustrated example, the opposite closes the swirl direction 8 measured, the first nozzle jet 12 with the reference straight line 17 an angle of 10 ° and the second jet 13 with the first jet 12 an angle of 35 °. The angle between the second jet 13 and the third nozzle jet 14 is in the illustrated embodiment in plan view 130 °. The third jet 14 extends opposite the fourth jet 15 at an angle of 90 °.
Die erfindungsgemäße Lage der Düsenstrahlen, insbesondere der Düsenstrahlen eins und zwei sowie die meglicilst zentrische Lage der Diise 10 haben zur Folge, daß sich zunächst zumindest in einem Teil der Brennmulde ein besonders gut ziindfcihiges Gemisch ergibt, was fiir ein gutes Kaltstai'tverhalten im Dieselbetrieb wesentlich ist und auch zu guten Verbrennungsergebnissen im Dieselbetrieb führt. In Verbindung mit der beschriebenen Kerzenanordnung führt die vorgeschilderte Ausgestaltung weiter auch zu einem einwandfreien Zündverhalten im Benzinbetrieb. Ferner ermöglicht die erfindungsgemäße, schnelle und weitgehend homogene Gemischbildung eine späte Wahl des Einspritzzeitpunktes, so daß im Benzinbe trieb ein gleicher Einspritzzeitpunkt gewählt werden kann.The position of the nozzle jets according to the invention, in particular the nozzle jets one and two as well as the extremely centric position of the nozzle 10 result in that at least one part of the combustion trough has a particularly well-lit Mixture results in what is essential for good cold stability in diesel operation and also leads to good combustion results in diesel operation. In connection the above-described embodiment continues with the candle arrangement described also to a perfect ignition behavior in gasoline operation. Furthermore, the fast and largely homogeneous mixture formation according to the invention is a late choice the injection timing, so that the same injection timing drove in the gasoline engine can be chosen.
Als Zündzeitpunkt hat sich ein solcher von 3 bis 4° nach OT als zweckmäßig erwiesen. Wesentlich ist ferner noch, daß aufgrund des möglichen späten Einspritzzeitpunktes bei Benzinbetrieb und der dadurch bedingten geringen Selbstzündungsneigung Normalbenzin verwendet werden kann.An ignition point of 3 to 4 ° after TDC has proven to be expedient proven. It is also essential that due to the possible late injection time in petrol operation and the resulting low tendency to auto-ignite regular petrol can be used.
Die als Zündquelle vorgesehene Zündkerze hat als Fremdzündquelle an sich nur für den Benzinbetrieb Bedeutung.The spark plug provided as the ignition source is on as an external ignition source meaning only for petrol operation.
Sie kann deshalb für den Dieselbetrieb abgeschaltet sein.It can therefore be switched off for diesel operation.
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| Publication Number | Publication Date |
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| DE2154341A1 true DE2154341A1 (en) | 1973-05-10 |
Family
ID=5823933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2154341A Pending DE2154341A1 (en) | 1971-11-02 | 1971-11-02 | MULTI-FUEL PISTON INTERNAL ENGINE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2154341A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0224879A3 (en) * | 1985-11-30 | 1988-08-24 | Isuzu Motors Limited | Combustion chamber of internal combustion engine |
| US7431024B2 (en) | 2006-06-02 | 2008-10-07 | Polaris Industries Inc. | Method and operation of an engine |
| ITFE20130001A1 (en) * | 2013-01-28 | 2014-07-29 | Alessandro Castellano | DIESEL CYCLE MOTORS CONVERSION SYSTEM IN EIGHT CYCLE MOTORS, NATURAL GAS POWERED |
-
1971
- 1971-11-02 DE DE2154341A patent/DE2154341A1/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0224879A3 (en) * | 1985-11-30 | 1988-08-24 | Isuzu Motors Limited | Combustion chamber of internal combustion engine |
| US7431024B2 (en) | 2006-06-02 | 2008-10-07 | Polaris Industries Inc. | Method and operation of an engine |
| WO2007143549A3 (en) * | 2006-06-02 | 2009-07-16 | Polaris Inc | Method and operation of an engine |
| ITFE20130001A1 (en) * | 2013-01-28 | 2014-07-29 | Alessandro Castellano | DIESEL CYCLE MOTORS CONVERSION SYSTEM IN EIGHT CYCLE MOTORS, NATURAL GAS POWERED |
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