CH183293A - Internal combustion engine with compression ignition and injection of liquid fuel. - Google Patents

Internal combustion engine with compression ignition and injection of liquid fuel.

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CH183293A
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Ralph Ricardo Harry
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Description

  

      Brennkraftmaschine    mit Kompressionszündung und Einspritzung       flüssigen    Brennstoffes.    Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf  eine     Brennkraftmaschine    mit Kompressions  zündung und Einspritzung flüssigen Brenn  stoffes, mit einer die Luftladung am Ende  des Kompressionshubes möglichst vollständig  aufnehmenden Brennkammer, die als Umdre  hungskörper gestaltet ist,     und    in die ein in  einem heissen Körper angeordneter Kanal       tangential    einmündet, der die Kammer mit  dem Zylinderraum verbindet.  



       Brennkraftmaschinen    dieser Art sind in  andern Patentschriften des Patentbewerbers  beschrieben (so zum Beispiel das schweize  rische Patent Nr. 160250). 'In dieser Patent  schrift hat die Brennkammer annähernd Kugel  form und der Brennstoff wird in einem Strahl  eingespritzt, dessen Achse ungefähr die Rich  tung eines Durchmessers hat. Mit andern  Worten, sie ist auf einen Punkt gerichtet,  der von der Stelle der Düse bezüglich der  Kammerachse um einen Winkel     vor)    etwa  180   verschoben ist.

      Die     Brennkraftmaschine    gemäss der Erfin  dung ist dadurch gekennzeichnet, dass der  Brennstoff in einem Strahl eingespritzt wird,  dessen Achse mit der Achse des Verbindungs  kanals in einer Symmetrieebene der     Brenn-          kammer    liegt und auf einen Punkt eines  heissen Teils der     Brennkammerwandung    ge  richtet ist, der auf die Kammerachse bezogen  gegen die Einspritzdüse in der Richtung des  Luftumlaufes um einen Winkel zwischen 120    und 165  versetzt ist, und dass die     Einmündung     des Kanals ausserhalb dieses Winkels liegt.  



  Der Winkel liegt zweckmässig zwischen  120   und 150  . Die     Mündung    des Verbin  dungskanals kann bei dieser Grösse des Win  kels gegen die Einspritzdüse, auf die Kammer  achse bezogen, in der     Luftumlaufrichtung    um  einen Winkel zwischen 180   und 225   ver  setzt sein.  



  Zweckmässig ist der Brennstoffstrahl ganz  auf einer Seite der Achse der Brennkammer  derart, dass der Brennstoff im Sinne der      Drehbewegung der Luft in letztere einge  spritzt wird.  



  Der Brennstoff wird auf diese Weise haupt  sächlich in Teile der Kammer geführt, wo  die kreisende Luft eine hohe Geschwindig  keit aufweist, zweckmässig derart, dass der  grösste Teil der Luftmenge durch den Brenn  stoffstrahl strömen muss. Der mittlere Teil  der Brennkammer, in dem die Achse für die  kreisenden Luftströme liegt, braucht die ge  ringste     Brennstoffmenge,    weil an jener Stelle  die Geschwindigkeit der Luftströmung gering  ist. Es ist erwünscht, dass die Verbrennungs  gase vom Strahl weggeführt und durch Frisch  luft ersetzt werden, die in die Brennkammer  eintritt und in ihr kreist, so dass die Ver  brennung andauert, bis die Brennstoffein  spritzung aufhört.

   Stellung und Richtung  des     Brennstoffstrahls    sind zweckmässig der  art und die Umlaufgeschwindigkeit der Luft  ladung so bemessen, dass bei vollbelasteter  Maschine die Verbrennungsgase nicht von der  umlaufenden Luft in den Strahl zurückge  trieben werden, bis die Luft in der     Brenn-          kammer    möglichst vollständig zur Verbren  nung herangezogen worden ist, und dass dann  die Brennstoffeinspritzung aufhört.  



  Die Zeichnungen     betreffen    einige Ausfüh  rungsbeispiele der Erfindung, und zwar ist:       Fig.    1 ein schematischer Querschnitt durch  einen Zylinderkopf parallel zur Zylinderachse,       Fig.    2 bis 4 schematische Schnitte der  Brennkammer anderer Ausführungsbeispiele,       Fig.    5 ein Schema, das die Grenzlagen  für die Achse des Brennstoffstrahls erläutert       Fig.    6 und 7 zeigen zwei verschiedene  Stellungen der     Brennkammer    gegenüber der  Zylinderbohrung.  



  Die Maschine nach     Fig.    1 besitzt einen  wassergekühlten Zylinderkopf     t1    auf einem  Zylinder B, in welchem der Kolben C ange  ordnet ist.- An einer Seite der Zylinderboh  rung weist der Zylinderkopf eine Tasche D  auf, die mit einem durch einen     Schraubring     F im Zylinderkopf gehaltenen, gegen Wärme  abgabe isolierten Einsatz E eine kugelförmige       Brennkammer    bildet, die auf der obern Hälfte  von der wassergekühlten Wandung des Zylin-         derkopfes    begrenzt wird." Im Einsatz     E    ist  ein Kanal G angeordnet, der vom Zylinder  raum zur Brennkammer führt und dort     tan-          gential    einmündet.

   Die Achse dieses Kanals  liegt in einer Ebene, die durch den Kugel  mittelpunkt geht. Während des Kompressions  hubes wird die Luftladung durch den Kanal       in'die    Brennkammer getrieben, wo sie infolge  des     tangentialen    Eintrittes um den Kugel  durcbmesser normal zur Ebene des Verbin  dungskanals, im folgenden     "Brennkammer-          achsell    genannt, rotiert. Im obern Teil der  Brennkammer sind in der Ebene durch die  Achse des Kanals G und den Kugelmittel  punkt eine     Brennstoffeinspritzvorrichtung    H,  sowie eine Heizvorrichtung J angeordnet.  



  Die Achse der     Einspritzvorrichtung    H  geht durch die Mitte der Brennkammer. Der  Brennstoffstrahl     K    ist schräg zur Achse der  Vorrichtung H gerichtet,     .seine    Achse liegt  in der Ebene durch die Achse des Kanals G  und den Kugelmittelpunkt und aller Brenn  stoff strömt auf einer Seite an der Brenn  kammerachse vorbei.  



  Nach     Fig.    2 fällt die Achse des Strahls       g    mit der Achse der     Einspritzvorrichtung        H     zusammen, und diese ist in den Zylinderkopf  so eingesetzt, dass ihre Achse an der     Brenn-          kammermitte    vorbeigeht.  



  Nach     Fig.    3 sind sowohl die Achse des  Strahls     K,    als auch die Achse der     Einspritz-          vorrichtung    parallel zur Zylinderachse.  



  Nach     Fig.    4 sind sowohl die     Achse    des  Strahls     K,    als auch die Achse der     Einspritz-          vorrichtung    H normal zur Zylinderachse.  



  Gemäss den     Fig.    1 bis 3 ist die Einspritz  vorrichtung so angeordnet, dass. der Strahl     K     auf einen Punkt des heissen Einsatzes     E    ge  richtet ist. Nach     Fig.    4 dagegen ist der  Strahl auf einen Punkt der obern Wandung  der     Brennkammer    gerichtet und diese Wan  dung mit einem     Futter    L versehen, das zum  grösseren Teil ausser Berührung mit der was  sergekühlten     Brennkammerwand    ist und des  halb im Betrieb eine hohe     Temperaturannimmt.     



       Fig.    5 zeigt in einem Schema die Greif  zen, zwischen denen die     Strahlachse    zweck  mässig liegt. Der     Aussenkreis    D bedeutet      den Schnitt der     Brennkammerwandung-    mit  der Symmetrieebene, die die     Strahlachse    ent  hält; die Einspritzvorrichtung     H    ist oben  angedeutet. Kreist die Luft in Richtung des  Pfeils     M,    so ist die     Strahlaclrse    so geneigt,  dass der Brennstoff im Sinne der Drehbewe  gung der Luft in die Kammer einströmt. Die  obere Neigungsgrenze ist durch den Pfeil P  angedeutet.

   Ist     r    der Halbmesser des Kreises  D, so verläuft der Pfeil P     tangential    zu einem  Kreis, dessen Halbmesser gleich     '/2    R. ist.  Die     Neigung    ist zweckmässig nicht kleiner  als durch den Pfeil     1V    angedeutet ist, der       tangential    zu einem Kreise vom Halbmesser  gleich     '/4    R. verläuft. Die Winkelwerte ent  sprechend diesen     Ziffern    sind wie folgt: das  Ende des Pfeils P hat von der Einspritzdüse  im Sinne des Umlaufes der einströmenden  Luft einen Winkelabstand von 120 ' und das  Ende des Pfeils N einen Winkelabstand von  etwa 150  .  



  Irr     Fig.    6 ist die     Brennkammer    D durch  mehrere Kreise auf der rechten Seite ange  deutet und die Zylinderbohrung durch einen  grösseren Kreis B. Der Verbindungskanal G  zwischen der     Brerinkamnrer    und dem Zylinder  raum hat rechteckigen Querschnitt mit aus  gerundeten Ecken und die senkrechte Ebene  durch seine Achse     istdurch    die strichpunktierte  Linie     Q    dargestellt. Diese Linie     Q    geht durch  die Mitte des Kreises B, das heisst die Achse  des Kanals schneidet die Achse der Zylinder  bohrung. Diese Anordnung ist zweckmässig.  



  Die Symmetrieebene der Brennkammer,  die die Kanalachse und die Achse des     Brer:rr-          stoffstrahls    enthält, kann gegen die Zylinder  achse versetzt sein. Im Grenzfall kann diese  Ebene fast     tangential    zur Zylinderbohrung  angeordnet sein (siehe die strichpunktierte  Linie     ST    in     Fig.    6). Nach     Fig.    7 ist der Ab  stand zwischen dieser Ebene und der Zylinder  achse etwa ein Drittel des Halbmessers der  Zylinderbohrung.  



  Es kann zweckmässig sein, wenn die Brenn  kammer die Form eines Rotationskörpers hat,  dessen Meridian kein Halbbreis ist. Beispiels  eeise kann die     Brennkammer    die Gestalt einer  doppelten konkaven oder konvexen Linse    haben. Ferner kann sie zylindrisch oder     ton-          nenförmig    sein oder     spindelförmig    aus zwei  abgestumpften Kegeln bestehen, die mit den  kleineren Grundflächen in     derMitte    der     Brenn-          kammer    aneinander stossen, die Kammerachse  verläuft dabei quer zur     Brennstoffstrahlachse.     



  Die     Erfindung    ist auch bei Motoren mit  waagrechten Zylindern anwendbar. Zweck  mässig ist die Symmetrieebene der     Brennkam-          mer,    die die Strahl- und Kanalachse enthält,  parallel zur Zylinderachse; doch erfasst die  Erfindung mich Ausführungen, bei denen die  Symmetrieebene schräg zur Zylinderachse ist.



      Internal combustion engine with compression ignition and injection of liquid fuel. The present invention relates to an internal combustion engine with compression ignition and injection of liquid fuel, with a combustion chamber that takes up the air charge as completely as possible at the end of the compression stroke, which is designed as a revolving body and into which a channel arranged in a hot body opens tangentially, which connects the chamber with the cylinder space.



       Internal combustion engines of this type are described in other patents of the applicant (for example Swiss patent no. 160250). In this patent, the combustion chamber is approximately spherical in shape and the fuel is injected in a jet, the axis of which has approximately the direction of a diameter. In other words, it is directed to a point which is shifted from the position of the nozzle with respect to the chamber axis by an angle before) approximately 180.

      The internal combustion engine according to the invention is characterized in that the fuel is injected in a jet, the axis of which lies with the axis of the connecting channel in a plane of symmetry of the combustion chamber and is directed to a point on a hot part of the combustion chamber wall the chamber axis is offset in relation to the injection nozzle in the direction of the air circulation by an angle between 120 and 165, and that the confluence of the channel lies outside this angle.



  The angle is expediently between 120 and 150. The mouth of the connec tion channel can be at this size of the angle against the injection nozzle, based on the chamber axis, in the air circulation direction by an angle between 180 and 225 ver.



  The fuel jet is expediently entirely on one side of the axis of the combustion chamber in such a way that the fuel is injected into the latter in the sense of the rotational movement of the air.



  In this way, the fuel is mainly fed into parts of the chamber where the circulating air has a high speed, expediently in such a way that the majority of the amount of air must flow through the fuel jet. The middle part of the combustion chamber, in which the axis for the circulating air flows, needs the smallest amount of fuel, because the speed of the air flow is low at that point. It is desirable that the combustion gases be carried away from the jet and replaced with fresh air that enters and circulates in the combustion chamber so that combustion continues until fuel injection ceases.

   The position and direction of the fuel jet are appropriately dimensioned for the type and the speed of circulation of the air charge so that when the machine is fully loaded, the combustion gases are not driven back into the jet by the circulating air until the air in the combustion chamber is used as completely as possible for combustion has been and that then the fuel injection stops.



  The drawings relate to some exemplary embodiments of the invention, namely: Fig. 1 is a schematic cross section through a cylinder head parallel to the cylinder axis, Fig. 2 to 4 are schematic sections of the combustion chamber of other embodiments, Fig. 5 is a diagram showing the limit positions for the axis 6 and 7 show two different positions of the combustion chamber with respect to the cylinder bore.



  The machine according to Fig. 1 has a water-cooled cylinder head t1 on a cylinder B in which the piston C is arranged.- On one side of the cylinder bore, the cylinder head has a pocket D, which is held in the cylinder head by a screw ring F , insert E, which is insulated against heat emission, forms a spherical combustion chamber, which is delimited on the upper half by the water-cooled wall of the cylinder head. "In insert E there is a channel G which leads from the cylinder chamber to the combustion chamber and is tangential there joins.

   The axis of this channel lies in a plane that goes through the center of the sphere. During the compression stroke, the air charge is driven through the channel into the combustion chamber, where, due to the tangential entry, it rotates around the sphere diameter normal to the plane of the connecting channel, hereinafter referred to as the "combustion chamber axis. In the upper part of the combustion chamber are in the plane through the axis of the channel G and the center of the sphere a fuel injector H and a heater J are arranged.



  The axis of the injector H passes through the center of the combustion chamber. The fuel jet K is directed obliquely to the axis of the device H,. Its axis lies in the plane through the axis of the channel G and the center of the sphere and all fuel flows past the combustion chamber axis on one side.



  According to FIG. 2, the axis of the jet g coincides with the axis of the injection device H, and this is inserted into the cylinder head in such a way that its axis passes the center of the combustion chamber.



  According to FIG. 3, both the axis of the jet K and the axis of the injection device are parallel to the cylinder axis.



  According to FIG. 4, both the axis of the jet K and the axis of the injection device H are normal to the cylinder axis.



  According to FIGS. 1 to 3, the injection device is arranged in such a way that the jet K is directed onto a point of the hot insert E. According to Fig. 4, however, the beam is directed to a point on the upper wall of the combustion chamber and this wall is provided with a lining L, which for the most part is out of contact with the what is water-cooled combustion chamber wall and therefore assumes a high temperature during operation.



       Fig. 5 shows a diagram of the Greif zen, between which the beam axis is conveniently located. The outer circle D means the section of the combustion chamber wall with the plane of symmetry that holds the beam axis ent; the injection device H is indicated above. If the air circles in the direction of the arrow M, the jet lens is inclined so that the fuel flows into the chamber in the sense of the rotary motion of the air. The upper slope limit is indicated by the arrow P.

   If r is the radius of the circle D, the arrow P runs tangential to a circle whose radius is equal to 1/2 R. The inclination is expediently not less than indicated by the arrow 1V, which runs tangentially to a circle with a radius equal to ¼. The angular values corresponding to these numbers are as follows: the end of the arrow P has an angular distance of 120 'from the injection nozzle in the sense of the circulation of the inflowing air and the end of the arrow N an angular distance of about 150.



  Irr Fig. 6, the combustion chamber D is indicated by several circles on the right side and the cylinder bore by a larger circle B. The connecting channel G between the Brerinkamnrer and the cylinder space has a rectangular cross-section with rounded corners and the vertical plane through its axis is represented by the dot-dash line Q. This line Q goes through the center of the circle B, that is, the axis of the channel intersects the axis of the cylinder bore. This arrangement is appropriate.



  The plane of symmetry of the combustion chamber, which contains the channel axis and the axis of the fuel jet, can be offset from the cylinder axis. In the borderline case, this plane can be arranged almost tangentially to the cylinder bore (see the dash-dotted line ST in FIG. 6). According to Fig. 7, the Ab was between this plane and the cylinder axis about a third of the radius of the cylinder bore.



  It can be useful if the combustion chamber has the shape of a body of revolution whose meridian is not a semicircle. For example, the combustion chamber can have the shape of a double concave or convex lens. Furthermore, it can be cylindrical or barrel-shaped or spindle-shaped and consist of two truncated cones, the smaller base areas of which butt against one another in the center of the combustion chamber, the chamber axis running transversely to the fuel jet axis.



  The invention is also applicable to engines with horizontal cylinders. The plane of symmetry of the combustion chamber, which contains the jet and channel axis, parallel to the cylinder axis, is expedient; but the invention covers me versions in which the plane of symmetry is oblique to the cylinder axis.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Brennkraftmaschine mit Kompressionszün- dung und Einspritzung flüssigen Brennstoffes, mit einer die Luftladung am Ende des Kom pressionshubes möglichst vollständig aufneh menden Brennkammer, die als Umdrehungs- körper gestaltet ist, und in die ein in einem heissen Körper angeordneter Kanal tangential einmündet, der die Kammer mit dem Zylin derraum verbindet, dadurch gekennzeichnet; PATENT CLAIM: Internal combustion engine with compression ignition and injection of liquid fuel, with a combustion chamber which takes up the air charge as completely as possible at the end of the compression stroke and which is designed as a body of revolution and into which a channel arranged in a hot body opens tangentially Chamber with the Zylin derraum connects, characterized in; dass der Brennstoff in einem Strahl eingespritzt wird, dessen Achse mit der Achse des Ver bindungskanals in einer Symmetrieebene der Brennkammer liegt und auf einen Punkt eines heissen Teils der Brennkammerwandung ge richtet ist, der auf die Kammerachse bezogen gegen die Einspritzdüse in der Richtung des Luftumlaufes um einen Winkel zwischen 1200 und 165 versetzt ist, und dass die Ell)mün- dung des Verbindungskanals ausserhalb dieses Winkels liegt. that the fuel is injected in a jet, the axis of which lies with the axis of the connecting channel in a plane of symmetry of the combustion chamber and is directed to a point of a hot part of the combustion chamber wall, which is related to the chamber axis against the injection nozzle in the direction of the air circulation is offset by an angle between 1200 and 165, and that the ell) mouth of the connecting channel lies outside this angle. <B>UNTERANSPRUCH:</B> Brennkraftmaschine nach Patentanspruch, bei welcher die Achse des Brennstoffstrahls die Kammerwand in einem Winkelabstand zwischen 120 und 150 von der Einspritz- stelle trifft, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung des Verbindungskanals gegen die Einspritzdüse, auf die Kammerachse bezogen, in Richtung des Luftumlaufes um einen Win kel zwischen 180 und 225 versetzt ist. <B> SUBClaim: </B> Internal combustion engine according to claim, in which the axis of the fuel jet hits the chamber wall at an angular distance between 120 and 150 from the injection point, characterized in that the opening of the connecting channel against the injection nozzle, on the chamber axis related, in the direction of the air circulation by an angle between 180 and 225 is offset.
CH183293D 1934-01-04 1935-01-03 Internal combustion engine with compression ignition and injection of liquid fuel. CH183293A (en)

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GB231134X 1934-11-23
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3011216A1 (en) * 1980-03-22 1981-09-24 Elring Dichtungswerke Gmbh, 7012 Fellbach CYLINDER HEAD GASKET FOR PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINES WITH SUB-COMBUSTION CHAMBER

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3011216A1 (en) * 1980-03-22 1981-09-24 Elring Dichtungswerke Gmbh, 7012 Fellbach CYLINDER HEAD GASKET FOR PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINES WITH SUB-COMBUSTION CHAMBER

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