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MOTEUR A COMBUSTION INTERNE, EN PARTICULIER MOTEUR A CULASSE INCANDESCENTE.
L'invention est relative à des moteurs à combustion, en parti- culier des moteurs à culasse incandescente et a pour but de créer un moteur possédant un haut rendement pour une compression relativement faible.
Dans les moteurs à combustion à injection directe du carburant dans la chambre du cylindre,la chambre de combustion ou respectivement la culasse du cylindre est refroidie. Ces moteurs fonctionnent tous suivant le procédé de la chambre à tourbillon, dans lequel les endroits où la vitesse des gaz est la plus élevée, les canaux de tir sont refroidis de façon par- ticulièrement intense. Ceci offre l'inconvénient qu'on extrait inutilement de la chaleur de l'opération de combustion qui est éliminée par l'agent de refroidissement et anéantie par le refroidisseur. Il résulte de cette ex- traction de chaleur une perte, qui se manifeste en premier lieu par un abais- sement de la pression et en général par une augmentation de la consommation de combustible.
Comme ces moteurs fonctionnent avec une faible compression, on est obligé, pour assurer l'allumage également en marche à vide, de situer le début de l'injection très tôt et de construire des régénérateurs de cha- leur fortement surchauffés, qui, de leur côté, extraient de nouvelles quan- tités de chaleur à l'opération. Les vitesses de gaz élevées apparaissant dans les rétrécissements de la chambre de combustion, représentent de même une nouvelle perte qui se manifeste par une consommation de combustible plus élevée.
L'invention repose essentiellement sur la découverte qu'on ob- tient des conditions plus favorables à la marche du moteur quand la culasse du cylindre demeure au moins partiellement non refroidie et que la chambre de combustion a environ la forme d'un cône ouvert. De cette manière, non seu- lement les pertes de chaleur mentionnées au début pendant la compression et l'opération de combustion sont évitées, mais également les pertes d'écoule- ment dans la chambre' de combustion atteignent un minimum. Les régénérateurs
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de chaleur fortement chargés,qui doivent être le plus souvent construits en matériaux résistant fortement à la chaleur, peuvent être supprimés.
La température modérée de la chaleur totale de la chambre de combustion permet déjà une marche assurée quand on supprime le refroidissement direct des gaz. Le moment de l'injection peut avoir lieu beaucoup plus tard et de ce fait, le début de l'allumage et le cours de la combustion deviennent beau- coup plus stables. Ces avantages permettent sans augmentation notable de' la pression maximum de combustion, d'augmenter la charge du moteur de 25 % et de diminuer la consommation spécifique de 25 %. De cette façon, le moteur à culasse incandescente atteint pour une compression beaucoup 'plus faible', les meilleures consommations de moteurs Diesel analogues. Il résulté du be- soin de refroidissement moindre une consommation d'énergie et une construc- tion moins importantes des ventilateurs et des refroidisseurs.
Par l'appli- cation du refroidissement à l'air, la marche du moteur à culasse incandes- cente est favorisée par rapport au refroidissement à l'eau. Ainsi, il est par exemple possible d'augmenter notablement le nombre de tours du moteur à culasse incandescente.
L'invention prévoit en outre que la chambre de combustion est de préférence entourée d'un manteau conique non refroidi en son milieu. Au lieu de cela, la chambre de combustion peut consister en un cône refroidi @ au-dessus et en-dessous et/ou sur des parties de sa périphérie.
L'objet de l'invention embrasse d'ailleurs tous les genres de moteurs à injection directe, ainsi par exemple les moteurs dans lesquels la tuyère d'injection est disposée dans le cylindre, et cela au voisinage de la zone de soudure entre le cylindre et sa culasse. Dans ce moteur, la culasse du cylindre ou respectivement la chambre de combustion peuvent res- ter entièrement exemptes de refroidissement. On peut également imaginer que les tuyères d'injection et les bougies d'allumage sont disposées dans la culasse du cylindre comme éléments refroidis pour eux-mêmes, c'est-à-dire indépendamment de la culasse du cylindre.
En utilisant les tuyères d'injec- tion usuelles et d'autres dispositifs auxiliaires sensibles à la chaleur dans la culasse du cylindre, il est avantageux de ne refroidir dans la cu- lasse du cylindre que ces dispositifs auxiliaires tandis que le restant de la culasse du cylindre demeure exempt de refroidissement.
L'invention prévoit en outre que la tuyère d'injection et le dispositif d'allumage, par exemple une bougie incandescente ou une bougie d'allumage, sont vissées chacune dans une garniture raccordée de façon amo- vible à la culasse du cylindre et soumise à l'action de l'agent de refroi- dissement. Les garnitures sont refroidies par exemple au moyen d'eau par des canaux prévus dans la culasse du cylindre, et cela dans les moteurs horizontaux, de préférence suivant le procédé au thermo-siphon de manière' à retirer le moins de chaleur possible de la culasse du cylindre et en re- vanche le plus de chaleur possible de la tuyère.
On utilise donc un refroi- dissement qui se différencie dans son action, qu'on réalise conformément à l'invention, du fait que les canaux d'introduction aux endroits de refroi- dissement dans la culasse du cylindre sont constitués sous forme d'alésages lisses dans des renforcements appliqués ou coulés sur la culasse du cylindre.
Par la disposition amovible des garnitures, les alésages sont facilement ac- cessibles pour être nettoyés. Au lieu des canaux alésés dans la culasse du cylindre, on peut également refroidir les tuyères de façon connue en soi en y introduisant l'agent de refroidissement de l'extérieur par des conduites spéciales.
Dans les moteurs qui démarrent à l'aide de bougies incandes- centes ou de bougies d'allumage ou respectivement de chambres d'incandescen- ce, le dispositif auxiliaire de démarrage est disposé, conformément à la . - présente invention, dans la zone de la chambre de combustion dans laquelle se produit la concentration la plus favorable du mélange lors du démarrage.
Dans des moteurs à combustion dans lesquels,le carburant est projeté sur le fond du piston, il est avantageux de disposer les bougies d'incandescen- ce ou d'allumage dans le tiers inférieur de la culasse du cylindre ou res-
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pectivement le plus près possible de la zone de soudure entre le cylindre et la culasse du cylindre.
Pour éviter que des parties de l'agent de refroi- dissement ne parviennent d'une part dans la chambre de combustion,' et'ne' s'échappent d'autre part à l'extérieur, on propose d'étanchéiser les garni- tures recevant la tuyère d'injection et les bougies d'incandescence ou d'al- lumage du côté de la chambre de combustion, de préférence par un joint plat, et vers l'extérieur par un moyen d'étanchéisation déformable élastique, par exemple un anneau en caoutchouc.
Egalement au point de vue de la construction de la culasse du cylindre, de nouvelles propositions sont faites. On peut par exemple' utili- ser une culasse de cylindre qui ne possède aucun rétrécissement entre le cy- lindre et la chambre de combustion, mais dont la section est la plus grande au raccordement au cylindre, mais est plus petite que la section du cylindre et devient de plus en plus petite vers le fond de la culasse du cylindre.
Dans ce dispositif, les gaz résiduaires demeurant dans la chambre de combus- tion sont balayés par de l'air de balayage en proportion plus élevée que dans les moteurs antérieurs à culasses incandescentes, de sorte qu'une plus grande quantité d'oxygène est introduite dans la chambre de combustion. En ce qui concerne la forme de la culasse du cylindre, différentes possibilités existent. Ainsi, la chambre de culasse du cylindre peut, en partant de l'en- droit de raccordement au cylindre, se rétrécir vers le fond de la culasse du cylindre par exemple suivant un cône, une hémisphère ou sous forme d'uh paraboloïde de révolution.
En outre, la culasse du cylindre présente à l'en- droit de raccordement au cylindre une surface de préférence annulaire qui pénètre par des arêtes vives dans la chambre de combustion. Cet anneau joue deux rôles. En premier lieu, il produit pendant la course de compression un tourbillonnement intense de l'air qui se comprime dans la chambre de cu- lasse du cylindre, et cela du fait que le courant se subdivise aux arêtes vives mentionnées. D'autre part, la surface annulaire protège la chambre de culasse du cylindre pendant l'opération de balayage, contre un balayage to- tal par l'air de purgeage.
Par ce second effet, on aboutit à ce qu'une quan- tité de gaz de combustion résiduaire encore suffisante demeure dans la cu- lasse du cylindre, pour obtenir en même temps qu'avec les parois de culasse non refroidies ou peu refroidies, en plus de la chaleur de compression, la température d'auto-allumage pour le carburant injecté avant le point mort supérieur.
Alors que le moteur Otto à deux temps ne présente aucune dif- ficulté essentielle au refroidissement à l'air, on doit constater dans tous les moteurs Diesel à deux temps que le glissement du piston ne peut pas toujours être assuré dans une mesure suffisante. Ce phénomène ne peut s'ex- pliquer sans plus uniquement par la production de chaleur de l'opération de combustion, parce que le rendement total est au moins aussi favorable que dans les moteurs Otto.
On a à présent démontré que ces difficultés résultent de la charge beaucoup plus élevée supportée par les pistons de moteurs Diesel par suite de la haute compression et de la pression de pointe beaucoup plus éle- vée. Par le soufflage renforcé, la charge radiale notablement accrue des anneaux du piston produite par la pression élevée du gaz, et la pression plus élevée sur les voies de glissement, la capacité de support de la pellicule d'huile de la voie de glissement du piston du moteur Diesel est dans l'ensem- ble soumise à des efforts beaucoup plus élevés que dans le moteur Otto. Sui- vant l'invention, on surmonte ces difficultés en utilisant un refroidissement à l'air pour une compression plus basse et des pressions de combustion plus faibles que chez les moteurs Diesel.
Sous ce rapport, une autre proposition de l'invention consiste en ce que le moteur fonctionne à une compression com- prise entre 1:5 à 1:13 et que le cylindre est refroidi à l'air à l'endroit de sa surface de glissement, l'allumage se produisant par l'action commune de la paroi chaude ou d'une partie de paroi chaude de la chambre de combus- tion d'une part et par la chaleur de compression d'autre part, pendant que la température de cette paroi ou de cette partie de paroi se situe autant que possible au-delà de 2000. En outre, la chambre de combustion peut consis-
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ter en une chambre raccordée au cylindre par un canal de tir et présentant une tête d'allumage. - ----.. --.-.
Des particularités de l'invention ressortent de la description et des dessins qui suivent, qui comprennent plusieurs exemples de réalisa- : tion de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe longitudinale à travers un moteur à combustion à chambre de combustion non refroidie;
La fig. 2 est une coupe partielle à travers un moteur à cham- '. bre de combustion partiellement refroidie;
La fig. 3 est une coupe suivant la ligne 1-1 de la fig.. 2. -
Dans la fig. 4 la chambre de combustion a la forme d'un para- boloide de révolution.
La fig. 5 représente un moteur à culasse incandescente à chambre de combustion conique et munie d'un canal de tir, également en cou- pe partielle.
La fig. 6 est une coupe à travers la culasse du cylindre par- tiellement refroidie et la partie supérieure du cylindre.
La fig. 7 'est une vue en plan correspondant à la fig. 6 tan.- dis que -
La fig. 8 est une coupe partielle à travers les canaux de re- froidissement suivant la ligne II-II de la fig. 6.
Sur la fig. 1, le cylindre 1 du moteur est muni d'ailettes 2 de refroidissement. Sur le cylindre est par exemple vissée la culasse coni- que 5 du cylindre, refroidie par des ailettes 3 à sa surface de fond, et ' embrassant la chambre de combustion 4. Dans l'axe du cône, est disposée la tuyère d'injection 6 refroidie par le corps à ailettes 7. Sur le côté, une bougie d'allumage 8 est disposée dans la paroi de la chambre de combustion.
Au cylindre du moteur 1 se raccorde de façon ordinaire la chambre à mani- velle 9 dans laquelle est monté l'arbre à manivelle 10 qui, de son côté, est relié au piston de travail 12 par l'intermédiaire de la bielle 11.
La chambre de combustion 4 porte du côté du piston un étran- glement, c'est-à-dire que le fond de la culasse 5 du cylindre est muni d'u- ne ouverture 13 plus petite que le diamètre libre du cylindre 1 du moteur.
Il se produit ainsi un recouvrement relatif plus grand entre le fond du piston et le fond de la culasse 5 du cylindre contre lequel l'air de com- bustion se comprime davantage que dans la chambre de combustion elle-même.
Ceci favorise de nouveau le tourbillonnement du mélange de carburant et d'air et assure la combustion, en particulier en marche à vide.
Sur les fig. 2 et 3, les mêmes pièces sont désignées par les mêmes chiffres de référence. Dans la chambre de combustion on fait abstrac- tion dans le cas de l'étranglement du côté du piston, c'est-à-dire que la chambre de combustion a sa plus grande ouverture du côté du piston. En outre, la culasse du cylindre est munie d'ailettes 14 de refroidissement supplémen- taires qui embrassent par exemple deux tiers de la périphérie de la chambre de combustion 4.
Sur la fige 4 on décrit une autre forme de construction de la chambre de combustion 15. La culasse 16 du cylindre est ici construite en forme de paraboloïde de révolution. Au point de vue du refroidissement de la culasse du cylindre, la disposition peut être conçue comme sur la fig. 1 ou comme sur la fig. 2. Sur la fig. 4, on choisit la même disposition des ailettes de refroidissement que sur la fig. 2. La chambre intérieure de la culasse 16 du cylindre a sa section la plus grande à son extrémité inférieu- re mais elle est toutefois plus petite que la section du cylindre 17 du mo- teur. Vers le haut, la section de la chambre 15 de combustion se rétrécit progressivement.
La disposition est congue de manière que la culasse 16 du cylindre regoive en-dessous une surface annulaire 18 de même axe que le cy-
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lindre 17, qui pénètre dans la chambre 15 de combustion par une arête vive
19. Le carburant est injecté vers la fin de la course de compression par la tuyère 6 suivant un cône 20 de jet sur le fond -chaud 21 'du piston opératoire*
22, de manière à rebondir en partie et à être renvoyé dans la zone 23 de'tour- billonnement produite dans la chambre de combustion 15. De cetté façon, on obtient un bon mélange du carburant chauffé ou respectivement évaporé avec l'air de combustion.
La surface annulaire 18 en coopération avec 1 'arête vi- ve 19 produit pendant la course de compression du piston opératoire 22'un'' tourbillonnement intense de l'air qui se comprime, environ dans la 'direction de la flèche dessinée, de manière que le courant se divise sur l'arête vive
19.
En outre, la surface 18 protège la chambre de combustion 15 au cours de l'opération de balayage contre l'élimination complète des gaz résiduaires ' qui s'y trouvent,, Les gaz résiduaires sont bien balayés davantage par suite de la nouvelle disposition de la culasse du cylindre; toutefois, il resté dans la chambre de combustion 15 une quantité suffisante de gaz résiduaires qui, avec la chaleur cédée par les parois de la culasse 16 du cylindre et du fond 2l du piston, en combinaison avec la chaleur de compression, pro- duit la température d'auto-allumage du carburant.
Par un refroidissement distribué, on aboutit en outre à ce que les parois de la culasse du cylindre ne dépassent pas une température minimum'déterminée, c'est-à-dire que le refroidissement est de préférence réglable de manière que la température de paroi la plus favorable au phénomène de combustion soit toujours attein- te. En cas de pleine charge du moteur, par exemple, un refroidissement plus intense est avantageux que dans le cas de charge plus faibles ou de marche à vide. Le fond 21 du piston peut recevoir un renfoncement 24 ayant essen- tiellement la forme d'un anneau, ainsi qu'une proéminence ou bec central 25.
De préférence, le renfoncement 24 est construit de manière à former le pro- longement de la chambre de combustion dans la position la plus haute du piston 2.
La fig. 5 représente en coupe partielle un moteur à culasse incandescente dont le cylindre 26 porte également des ailettes 27 de refroi- dissement. Sur le cylindre est fixée la culasse du cylindre 28, munie d'ai- lettes de refroidissement 29. Dans la culasse 28 du cylindre est ménagée une hémisphère 30 reliée au cylindre 26 par un canal de tir 31. Sur cette hémisphère est appliquée une tête d'allumage 32 pouvant être chauffée de l'extérieur. La tuyère 33 lance le jet dans la direction de la tête d'allu- mage 32 et est vissée dans une pièce 34 fortement refroidie de la culasse du cylindre. L'air de refroidissement est par exemple insufflé au moyen d'un ventilateur ou analogue contre les ailettes de refroidissement.
Dans l'exemple de construction suivant les fig. 6 à 8, seuls les dispositifs auxiliaires sensibles à la chaleur sont refroidis dans la culasse 36 du cylindre, tandis que la chambre 37 de combustion n'est pas refroidie ailleurs. La chambre de combustion 37 porte ici un renfoncement 39 à son endroit de raccordement au cylindre du moteur. De cette manière, résultent deux arêtes vives 40 et 41 de forme annulaire qui produisent un tourbillonnement encore plus intense de l'air comprimé dans la chambre de combustion 37. Dans cet exemple de construction, 42 représente la garniture qui reçoit la tuyère 43 d'injection et 44 la garniture pour la bougie d'al- lumage 45. La garniture 42 est étanchéisée vers l'extérieur an moyen d'un anneau de caoutchouc 46.
La garniture 42 est serrée par vissage dans la cu- lasse du cylindre au moyen de deux vis de pression 47. Deux joints 46 et 48 sont en même temps serrés par ces vis. Des joints analogues sont également prévus pour la garniture 44 retenue dans la culasse 36 du cylindre par l'é- crou rond 49. Dans cet exemple de construction, la tuyère d'injection 43 et les bougies 45 d'allumage sont refroidies. Le refroidissement de la tuyère et de la bougie d'allumage s'effectue par les deux canaux 50 et 51 forés dans les renforcements 52 et 53 de la culasse 36 du cylindre. L'agent de re- froidissement, dans l'exemple de construction de l'eau, qui circule .suivant le principe du thermosiphon, balaie entièrement les garnitures 42 et 44 et circule dans le sens de la flèche dessinée.
Dans les moteurs verticaux, l'eau de refroidissement est déchargée de la conduite 5 directement à travers'le
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bouchon 54 représenté en traits mixtes sur la fig. 6 dans le refroidisseur qui n'est pas représenté sur le dessin.
REVENDICATIONS.
1/ Moteur à combustion interne, en particulier moteur à cu- lasse incandescente, caractérisé en ce qu'on injecte le carburant directe- ment dans la chambre du cylindre et que la paroi de la chambre de combustion ou respectivement de la culasse du cylindre sont au moins partiellement non refroidies.
2/ Moteur à combustion suivant la revendication 1, caractérisé-; en ce que la chambre de combustion est limitée par une enveloppe conique qui n'est pas refroidie en son milieu.
3/ Moteur à combustion suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de combustion consiste en un cône refroidi au-dessus et en-dessous et sur des parties de sa périphérie.
4/ Moteur à combustion suivant les revendications 1 à 3, carac- térisé en ce que, dans la culasse du cylindre, on ne refroidit de préféren- ce que les dispositifs auxiliaires sensibles à la chaleur, tels que la tuyè- re d'injection du combustible et le dispositif d'allumage ou respectivement les bougies incandescentes ou d'allumage.
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INTERNAL COMBUSTION ENGINE, IN PARTICULAR INCANDESCENT CYLINDER HEAD ENGINE.
The invention relates to combustion engines, in particular to incandescent cylinder head engines, and aims to provide an engine having high efficiency for relatively low compression.
In combustion engines with direct injection of fuel into the cylinder chamber, the combustion chamber or respectively the cylinder head is cooled. These engines all operate according to the vortex chamber process, in which the places where the gas velocity is the highest, the fire channels are cooled particularly intensely. This has the disadvantage that heat is unnecessarily extracted from the combustion operation which is removed by the coolant and annihilated by the cooler. This loss of heat results in a loss, which manifests itself primarily in a lowering of the pressure and generally in an increase in fuel consumption.
As these engines operate with low compression, in order to ensure ignition also in idle mode, it is necessary to locate the start of injection very early and to build highly overheated heat regenerators, which, from their side, extract new amounts of heat in the process. The high gas velocities appearing in the constrictions of the combustion chamber, also represent a further loss which manifests itself in higher fuel consumption.
The invention is essentially based on the discovery that more favorable conditions are obtained for the operation of the engine when the cylinder head remains at least partially uncooled and the combustion chamber is approximately in the shape of an open cone. In this way, not only the heat losses mentioned at the beginning during the compression and the combustion operation are avoided, but also the flow losses in the combustion chamber are reached to a minimum. Regenerators
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heavily loaded heaters, which most often have to be constructed of highly heat-resistant materials, can be omitted.
The moderate temperature of the total heat of the combustion chamber already allows reliable operation when direct gas cooling is omitted. The moment of injection can take place much later and therefore the start of ignition and the course of combustion become much more stable. These advantages make it possible, without any appreciable increase in the maximum combustion pressure, to increase the load on the engine by 25% and to reduce the specific consumption by 25%. In this way, the engine with the incandescent cylinder head achieves, for a much 'lower' compression, the best consumptions of similar Diesel engines. The lower cooling requirement resulted in less energy consumption and less construction of fans and coolers.
By the application of air cooling, the operation of the glowing cylinder head engine is favored over the water cooling. Thus, it is for example possible to significantly increase the number of revolutions of the incandescent cylinder head engine.
The invention further provides that the combustion chamber is preferably surrounded by an uncooled conical mantle in its middle. Instead, the combustion chamber may consist of a cooled cone above and below and / or on parts of its periphery.
The object of the invention also embraces all types of direct injection engines, for example engines in which the injection nozzle is placed in the cylinder, and this in the vicinity of the weld zone between the cylinder. and its cylinder head. In this engine, the cylinder head or the combustion chamber, respectively, can remain completely free from cooling. It can also be imagined that the injection nozzles and the spark plugs are arranged in the cylinder head as cooled elements for themselves, i.e. independent of the cylinder head.
By using the usual injection nozzles and other auxiliary devices sensitive to heat in the cylinder head, it is advantageous to cool in the cylinder head only these auxiliary devices while the remainder of the cylinder head. cylinder remains free of cooling.
The invention further provides that the injection nozzle and the ignition device, for example an incandescent spark plug or a spark plug, are each screwed into a gasket removably connected to the cylinder head and subjected to the action of the cooling agent. The linings are cooled for example by means of water through channels provided in the cylinder head, and this in horizontal engines, preferably according to the thermo-siphon process so as to withdraw as little heat as possible from the cylinder head. cylinder and as much heat as possible from the nozzle.
Cooling is therefore used which differs in its action, which is carried out in accordance with the invention, owing to the fact that the introduction channels at the cooling points in the cylinder head are formed in the form of bores. smooth in reinforcements applied or cast on the cylinder head.
Due to the removable arrangement of the seals, the bores are easily accessible for cleaning. Instead of the bored channels in the cylinder head, it is also possible to cool the nozzles in a manner known per se by introducing the cooling medium into them from the outside through special pipes.
In engines which start with the aid of glowing spark plugs or spark plugs or respectively glow chambers, the auxiliary starting device is arranged, in accordance with the. - present invention, in the zone of the combustion chamber in which the most favorable concentration of the mixture occurs during start-up.
In combustion engines in which the fuel is sprayed on the bottom of the piston, it is advantageous to arrange the glow plugs or ignition in the lower third of the cylinder head or res.
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pectively as close as possible to the weld area between the cylinder and the cylinder head.
In order to prevent parts of the coolant from entering the combustion chamber on the one hand and escaping to the outside on the other hand, it is proposed to seal the gaskets. tures receiving the injection nozzle and the glow plugs or ignition on the side of the combustion chamber, preferably by a flat gasket, and outwards by an elastic deformable sealing means, for example a rubber ring.
Also from the point of view of the construction of the cylinder head, new proposals are made. For example, a cylinder head can be used which does not have any constriction between the cylinder and the combustion chamber, but whose section is larger at the connection to the cylinder, but is smaller than the section of the cylinder. and gets smaller and smaller towards the bottom of the cylinder head.
In this device, the waste gases remaining in the combustion chamber are swept by purging air in a higher proportion than in previous engines with incandescent cylinder heads, so that a greater quantity of oxygen is introduced. in the combustion chamber. Regarding the shape of the cylinder head, different possibilities exist. Thus, the cylinder head chamber of the cylinder can, starting from the place of connection to the cylinder, narrow towards the bottom of the cylinder head, for example following a cone, a hemisphere or in the form of a paraboloid of revolution .
In addition, the cylinder head has at the point of connection to the cylinder a preferably annular surface which penetrates by sharp edges into the combustion chamber. This ring plays two roles. In the first place, during the compression stroke it produces an intense vortex of the air which compresses in the cylinder head chamber, and this because the current is subdivided at the sharp edges mentioned. On the other hand, the annular surface protects the cylinder head chamber during the scavenging operation against total scavenging by the purging air.
By this second effect, the result is that a still sufficient quantity of residual combustion gas remains in the cylinder head, to obtain, at the same time as with the uncooled or slightly cooled cylinder head walls, in more than the heat of compression, the auto-ignition temperature for the fuel injected before top dead center.
While the Otto two-stroke engine does not present any essential difficulty with air cooling, it must be noted in all two-stroke diesel engines that the piston sliding cannot always be ensured to a sufficient extent. This phenomenon cannot be explained without more only by the heat production of the combustion operation, because the total efficiency is at least as favorable as in Otto engines.
These difficulties have now been shown to result from the much higher load on the pistons of diesel engines as a result of the high compression and the much higher peak pressure. By the enhanced blowing, the significantly increased radial load of the piston rings produced by the high gas pressure, and the higher pressure on the sliding tracks, the oil film carrying capacity of the piston sliding track The diesel engine is generally subjected to much higher forces than in the Otto engine. According to the invention, these difficulties are overcome by using air cooling for lower compression and lower combustion pressures than in diesel engines.
In this connection, a further proposal of the invention is that the engine is operated at a compression between 1: 5 to 1:13 and the cylinder is air-cooled at its surface area. slip, ignition occurring by the common action of the hot wall or a part of the hot wall of the combustion chamber on the one hand and by the heat of compression on the other hand, while the temperature of this wall or of this wall part is as much as possible beyond 2000. In addition, the combustion chamber can consist of
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ter in a chamber connected to the cylinder by a firing channel and having an ignition head. - ---- .. --.-.
Particular features of the invention emerge from the description and the drawings which follow, which include several exemplary embodiments of the object of the invention.
Fig. 1 is a longitudinal section through a combustion engine with an uncooled combustion chamber;
Fig. 2 is a partial section through a chamber motor. bre of partially cooled combustion;
Fig. 3 is a section taken along line 1-1 of FIG. 2. -
In fig. 4 the combustion chamber has the shape of a paraboloid of revolution.
Fig. 5 shows an incandescent cylinder head engine with a conical combustion chamber and provided with a firing channel, also in partial section.
Fig. 6 is a section through the partially cooled cylinder head and the top of the cylinder.
Fig. 7 'is a plan view corresponding to FIG. 6 tan.- say that -
Fig. 8 is a partial section through the cooling channels taken on line II-II of FIG. 6.
In fig. 1, the cylinder 1 of the engine is provided with cooling fins 2. On the cylinder is for example screwed the conical cylinder head 5, cooled by fins 3 at its bottom surface, and 'embracing the combustion chamber 4. In the axis of the cone, is arranged the injection nozzle. 6 cooled by the finned body 7. On the side, a spark plug 8 is arranged in the wall of the combustion chamber.
The crank chamber 9 is connected to the cylinder of the engine 1 in an ordinary way, in which the crank shaft 10 is mounted, which, for its part, is connected to the working piston 12 by means of the connecting rod 11.
The combustion chamber 4 carries a throttle on the piston side, that is to say that the bottom of the cylinder head 5 of the cylinder is provided with an opening 13 smaller than the free diameter of the cylinder 1 of the cylinder. engine.
There is thus a greater relative overlap between the bottom of the piston and the bottom of the cylinder head 5 of the cylinder against which the combustion air is compressed more than in the combustion chamber itself.
This again promotes the swirling of the fuel and air mixture and ensures combustion, especially in idle operation.
In fig. 2 and 3, the same parts are designated by the same reference numerals. In the combustion chamber, the throttling on the piston side is ignored, ie the combustion chamber has its largest opening on the piston side. In addition, the cylinder head is provided with additional cooling fins 14 which embrace, for example, two-thirds of the periphery of the combustion chamber 4.
In fig 4 we describe another form of construction of the combustion chamber 15. The cylinder head 16 of the cylinder is here constructed in the form of a paraboloid of revolution. From the point of view of cooling the cylinder head, the arrangement can be designed as in fig. 1 or as in fig. 2. In fig. 4, the same arrangement of the cooling fins is chosen as in FIG. 2. The inner chamber of the cylinder head 16 of the cylinder has its largest section at its lower end, but it is however smaller than the section of the cylinder 17 of the engine. Upwards, the section of the combustion chamber 15 gradually narrows.
The arrangement is designed so that the cylinder head 16 of the cylinder faces below an annular surface 18 having the same axis as the cylinder.
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linder 17, which enters the combustion chamber 15 through a sharp edge
19. The fuel is injected towards the end of the compression stroke by the nozzle 6 following a jet cone 20 on the hot bottom 21 'of the operating piston *
22, so as to partially rebound and to be returned to the zone 23 of the whirling produced in the combustion chamber 15. In this way, a good mixture of the heated or respectively evaporated fuel with the combustion air is obtained. .
The annular surface 18 in cooperation with the living ridge 19 produces during the compression stroke of the operating piston 22 an intense vortex of the air which compresses, approximately in the direction of the arrow drawn, so that the current divides on the sharp edge
19.
Furthermore, the surface 18 protects the combustion chamber 15 during the sweeping operation against the complete removal of the waste gases therein. The waste gases are well swept further as a result of the new arrangement of the filter. the cylinder head; however, there remained in the combustion chamber 15 a sufficient quantity of waste gas which, together with the heat given up by the walls of the cylinder head 16 of the cylinder and the bottom 21 of the piston, in combination with the heat of compression, produced the combustion. auto-ignition temperature of the fuel.
By distributed cooling, it is furthermore achieved that the walls of the cylinder head do not exceed a determined minimum temperature, i.e. the cooling is preferably adjustable so that the wall temperature above. more favorable to the combustion phenomenon is always achieved. With full engine load, for example, more intense cooling is advantageous than with lower loads or no-load operation. The bottom 21 of the piston may receive a recess 24 having essentially the shape of a ring, as well as a central protrusion or spout 25.
Preferably, the recess 24 is constructed so as to form the extension of the combustion chamber in the highest position of the piston 2.
Fig. 5 shows in partial section an engine with an incandescent cylinder head, the cylinder 26 of which also carries cooling fins 27. On the cylinder is fixed the cylinder head of the cylinder 28, provided with cooling fins 29. In the cylinder head 28 of the cylinder is formed a hemisphere 30 connected to the cylinder 26 by a firing channel 31. On this hemisphere is applied a head. ignition 32 which can be heated from the outside. The nozzle 33 launches the jet in the direction of the ignition head 32 and is screwed into a strongly cooled part 34 of the cylinder head. The cooling air is for example blown by means of a fan or the like against the cooling fins.
In the construction example according to FIGS. 6-8, only heat sensitive auxiliaries are cooled in cylinder head 36, while combustion chamber 37 is not cooled elsewhere. The combustion chamber 37 here carries a recess 39 at its point of connection to the engine cylinder. In this way, two sharp edges 40 and 41 of annular shape result which produce an even more intense swirling of the compressed air in the combustion chamber 37. In this construction example, 42 represents the gasket which receives the nozzle 43 from injection and 44 the gasket for the spark plug 45. The gasket 42 is sealed outwardly by means of a rubber ring 46.
The gasket 42 is tightened by screwing into the cylinder head by means of two pressure screws 47. Two seals 46 and 48 are simultaneously tightened by these screws. Similar gaskets are also provided for the gasket 44 retained in the cylinder head 36 by the round nut 49. In this exemplary construction, the injection nozzle 43 and the spark plugs 45 are cooled. The cooling of the nozzle and of the spark plug is effected by the two channels 50 and 51 drilled in the reinforcements 52 and 53 of the cylinder head 36 of the cylinder. The cooling agent, in the example of water construction, which circulates according to the thermosiphon principle, completely sweeps the linings 42 and 44 and circulates in the direction of the drawn arrow.
In vertical motors, cooling water is discharged from line 5 directly through the
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plug 54 shown in phantom in FIG. 6 in the cooler which is not shown in the drawing.
CLAIMS.
1 / Internal combustion engine, in particular an incandescent gasoline engine, characterized in that the fuel is injected directly into the cylinder chamber and that the wall of the combustion chamber or respectively of the cylinder head are at least partially uncooled.
2 / A combustion engine according to claim 1, characterized-; in that the combustion chamber is limited by a conical envelope which is not cooled in its middle.
3 / A combustion engine according to claim 1, characterized in that the combustion chamber consists of a cone cooled above and below and on parts of its periphery.
4 / Combustion engine according to claims 1 to 3, charac- terized in that, in the cylinder head, it is preferred to cool only the auxiliary devices sensitive to heat, such as the injection nozzle fuel and the ignition device or respectively the glowing or spark plugs.