Einspritzbrennkraftmasehine. Die Erfindung betrifft eine Einspritz- brennkraftmiaschine, bei der während des Verdichtungshubes annähernd die gesamte Luftladung in einen um die Kolbenachse an geordneten Kolbenbrennraum von wulstför- miger Gestalt verdrängt wird, in dessen wir belnden Luftinhalt gegen:
Ende des Verdich tungshubes- flüssiger Brennstoff durch eine im Zylinderdeckel angeordnete Düse einge spritzt wird, deren Achse mit der Zylinder achse und der Brennraumachse zusammen fällt.
Es hat sich gezeigt, -dass die Verbrennung dann am günstigsten, d. h. am schnellsten vor sich geht, wenn die Düsenachse mit der Brennraumachse und mit der Zylinderachse zusammenfällt. Dies hat seinen Grund darin, dass der Vorgang der Gemischbildung und der Verbrennung an allen zur Brennraum- und Zylinderachse symmetrisch gelegenen Punk ten gleichartig und gleichzeitig erfolgt, so dass für die Ausbreitung der Verbrennung keine langen Wege zurückzulegen sind.
Bei bekannten Einspritzbrennkraftmaschi- nen dieser Art ist die Düse derart angeordnet, dass dieDüsenmündungschon imZylinderraum liegt und .meist in der obern Totpunktlage des Kolbens oder auch schon etwasvorher durch die Öffnung des Brennraumes in diesen eintaucht.
Dabei ist die Düse derart ausgestaltet, dass sie denBrennstoff in denBrennraum, symme- trisch zur Brennraumachse, nach allen Seiten gegen die kreisförmige Achse des ringförmi- gen Luftwirbels, der sich in dem wulstförmi- gen Kolbenbrennraum bildet, und quer zur Richtung der augenblicklichen Luftströmung am Orte der Brennraumöffnung einspritzt.
Mit dieser Anordnung und Ausgestaltung der Düse ist nun zunächst der Nachteil verbun den, dass bei sehr rasch laufenden Motoren (2000 Touren und darüber) die Güte der Ver brennung mit den Betriebsverhältnissen des Motors wechselt, also unterschiedlich ist, je nachdem die Einspritzbrennkraftmaschine mit voller oder halber Drehzahl oder im An lassbetrieb bezw. im Leerlauf arbeitet. Es ist nämlich bei den so sehr verschiedenen Tou- renzahle-n ohne besondere Hilfsmittel nicht möglich, die Einspritzung immer bei der glei chen relativen Labe von Düsenmündung und Eintrittsöffnung des Brennraumes vorzuneh men.
Es wird also die Düsenmündung in An betracht der grossen Unterschiede in den Tou renzahlen nicht unter allen Betriebsverhält nissen während der ganzen Einspritzdauer in den Brennraum eingetaucht sein, und es wird deshalb der Brennstoff, weil ihn die Düse in seitlich gerichteten Strahlen ausspritzt, nicht immer gegen die kreisförmige Achse. des ring förmigen Luftwirbels, ja zum Teil überhaupt. nicht in den Brennraum des Kolbens gelan gen, was die Güte der Gemischbildung und damit die Verbrennung beeinträchtigt.
Fer ner erfolgt bei dieser Anordnung und Aus gestaltung .der Düse, wie oben angegeben, das Einspritzen des Brennstoffes in den Brenn- raum quer zur Richtung der Luftströmung am Orte der Brennraumöffnung. Dadurch wird die Ausbreitung der Brennstoffteilchen in der Einspritzrichtung jedenfalls nicht ge fördert, was ebenfalls für die Raschheit der Verbrennung ungünstig ist.
Vorliegende Erfindung bezweckt nun die Vermeidung der beiden vorgenannten Nach teile und besteht darin, dass der Brennstoff in einem Strahl mit geschlossenem Kern und sich auflösendem Mantel auf den Boden des Kolbenbrennraumes aufgespritzt wird und dass der den Kern bildende Brennstoff erst vom Boden in die seitlichen Aussenteile des Brennraumes gelangt.
Es kann dadurch nicht nur erreicht werden, dass immer, d. h. unter allen Betriebsverhältnissen praktisch der ganze Brennstoff in den Brennraum gelangt, sondern auch, dass die vom Boden des Brenn- raumes kommenden Brennstoffteilchen immer gegen die ringförmige Achse des Luftwirbels gespritzt werden, also an die für die Gemiseli- bildung günstigste Stelle.
Dabei erfolgt die Einspritzung nicht quer zur Luftströmung am Orte der Brennraummündung, sondern mindestens angenähert gleichgerichtet mit der Luftströmung während des Kolbenauf- wärtsganges, also während der Einspritz- periode. In der %ichn ung ist eine Einspritzbrenn- kraftmasühine gemäss der Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt.
In beiden Figuren bezeichnet 1 den Zy linder, 2 den Kolben mit dem Brennraum 3, 4 den Zylinderdeckel, 5 die Druckleitung der Brennstoffpumpe, 6 die Düse, die im Kanal 7 des Zylinderdeckels sitzt, und 8 die Düsen mündung. Mit 9 ist der geschlossene Kern des Kraftstoffstrahles und mit 10 dessen sich auflösender Mantel bezeichnet, der einen Nebelmantel bildet. Die Pfeile 11 zeigen die Richtung der im Brennraum stattfindenden Luftwirbelung an.
Die Düse 6 ist. in den Kanal 7 des Zylin derdeckels zurückversetzt und ihre Mündung 8 derart ausgestaltet, dass sie den Brennstoff strahl in Form eines geschlossenen Kerns 9 mit einem ihn umgebenden, sich auflösenden Mantel 10 aus kleinsten Tröpfchen liefert.
Bei dieser Anordnung und Ausgestaltung der Düse kommt immer, d. h. unter allen Be- triebsverhältnissen, der ganze Brennstoff in den wulstförmigen Brennraum des Kolbens.
Die Düse 6 spritzt gegen Ende des Verdieh- tungshubes einen Strahl mit geschlossenem Kern und sich auflösenden Mantel gegen den Boden des wulstringförmigen Kolbenbrenn- raumes ;3. Der den Kern bildende Brennstoff gelangt erst vom Boden gegen .die seitlichen Aussenteile des Brennraumes und damit gegen die lireisförmi@ge Achse des Luftrin;wir- bels 11.
Es kommt also unter allen Betriebs- verhältnissen der gesamte Brennstoff in den Kolbenbrennraum, und zwar immer an die für die Gemischbildung und Verbrennung günstigste Stelle des wulstförmigen Luftring wirbels. Dabei werden die Brennstoffteilchen des den geschlossenen Kern umgebenden Nebelmantels 10 von der in den Kolben- brennratini einströmenden gleichgerichteten Luftströmung auf kürzestem Wege in den wulstringförmigen Brennraum mitgeführt.
Sie bewirken dort die Einleitung der Ver brennung, die sodann beim Eintreffen der den Kern bildenden vom Brennraumboden kommendenBrennstoffteilchen zu einerplötz- lichen schlagartigen Verbrennung des gesam- ten Brennstoffes wird.
U m die rechtzeitige Einleitung der Verbrennung durch den Nebelmantel 10, der sich um .den Kern 9 erst in einer gewissen Entfernung von der Düsen mündung 8 bildet, sicherzustellen, wird was bei andern Maschinen bekannt ist - die Düse im Zylinderdeckel etwas zurückversetzt, so dass sich schon am Orte des Durchganges des Kerns durch .die Brennraumöffnung des Nebelmantels 10 ausgebildet hat und von der dort mit grösster Geschwindigkeit einströ menden Luft mitgeführt wird.
Da hier erst die vom Boden des Kolben brennraumes kommenden, den Kern bilden den Brennetaffteilchen im Luftringwirbel zur Verbrennung kommen sollen, muss die Entfernung des Brennraumbodens von der Düsenmündung 8 so bemessen werden, dass das Ende des Zündverzuges erst nach Auf treffen des Kerns auf den Brennraumboden eintritt.
Dies führt zu einer Näherung des Brennraumbodens an die Düsenmündung, d. h. zu flachen golbenbrennräumen, und bei grossen Motoren, wegen der grossen Tiefen i ausdehnung des Brennraumes 3, zu einer Er höhung 14 des Bodens des Kolbenbrennrau- mes in der Mitte (Fig. 2).
Dabei werden durch diese besonders ausgebildete Erhöhung die Brennstoffstrahlen besser gegen die ver- i hältnismässig hoch über dem Kolbenboden liegende Achse des Luftringwirbels gelenkt. Ein Kolbenvorsprung, an dem der Brenn stoffstrahl zerstäubt wird, ist wohl bei Brennkraftmaschinen schon bekannt, doch dient dieser bekannte Kolbenvorsprung nicht den gleichen Zwecken wie die Erhöhung in Fig. 2.
Injection engine. The invention relates to an injection internal combustion engine in which, during the compression stroke, almost the entire air charge is displaced into a bulbous combustion chamber arranged around the piston axis, in whose swirling air content is opposed to:
At the end of the compression stroke, liquid fuel is injected through a nozzle arranged in the cylinder cover, the axis of which coincides with the cylinder axis and the combustion chamber axis.
It has been shown that the combustion is then most favorable, i.e. H. happens fastest when the nozzle axis coincides with the combustion chamber axis and with the cylinder axis. The reason for this is that the process of mixture formation and combustion takes place identically and simultaneously at all points symmetrically located to the combustion chamber and cylinder axis, so that no long distances have to be covered for the combustion to spread.
In known internal combustion engines of this type, the nozzle is arranged in such a way that the nozzle orifice is already located in the cylinder space and is mostly immersed in the top dead center position of the piston or even a little earlier through the opening of the combustion chamber.
The nozzle is designed in such a way that it feeds the fuel into the combustion chamber, symmetrical to the axis of the combustion chamber, on all sides against the circular axis of the annular air vortex that forms in the bulbous piston combustion chamber, and transversely to the direction of the instantaneous air flow Injected locations of the combustion chamber opening.
With this arrangement and configuration of the nozzle, the first disadvantage is that with very fast engines (2000 revs and above) the quality of the combustion changes with the operating conditions of the engine, i.e. it is different, depending on whether the internal combustion engine is at full or at full speed half speed or in the starting operation respectively. works in idle. This is because, given the very different number of tours, it is not possible without special aids to always carry out the injection with the same relative size of the nozzle orifice and the inlet opening of the combustion chamber.
In view of the large differences in the number of tours, the nozzle orifice will not be immersed in the combustion chamber under all operating conditions during the entire injection period, and the fuel will not always be against it because the nozzle ejects it in laterally directed jets the circular axis. of the ring-shaped air vortex, yes in part at all. does not get into the combustion chamber of the piston, which affects the quality of the mixture formation and thus the combustion.
Furthermore, with this arrangement and configuration of the nozzle, as indicated above, the fuel is injected into the combustion chamber transversely to the direction of the air flow at the location of the combustion chamber opening. As a result, the spread of the fuel particles in the injection direction is in any case not promoted, which is also unfavorable for the rapidity of the combustion.
The present invention now aims to avoid the two aforementioned after parts and consists in that the fuel is sprayed in a jet with a closed core and dissolving jacket on the bottom of the piston combustion chamber and that the fuel forming the core only from the bottom into the lateral outer parts of the Combustion chamber arrives.
It can thereby not only be achieved that always, i. H. Under all operating conditions, practically all of the fuel gets into the combustion chamber, but also that the fuel particles coming from the bottom of the combustion chamber are always sprayed against the ring-shaped axis of the air vortex, i.e. at the most favorable point for the formation of stones.
The injection does not take place transversely to the air flow at the location of the combustion chamber opening, but at least approximately in the same direction as the air flow during the piston upward stroke, that is, during the injection period. In the figure, an injection combustion engine according to the invention is shown in two exemplary embodiments.
In both figures, 1 denotes the cylinder, 2 the piston with the combustion chamber 3, 4 the cylinder cover, 5 the pressure line of the fuel pump, 6 the nozzle, which sits in the channel 7 of the cylinder cover, and 8 the nozzle opening. The closed core of the fuel jet is denoted by 9 and its dissolving jacket is denoted by 10, which forms a fog jacket. The arrows 11 indicate the direction of the air turbulence taking place in the combustion chamber.
The nozzle 6 is. in the channel 7 of the Zylin derdeckels set back and its mouth 8 designed such that it delivers the fuel jet in the form of a closed core 9 with a surrounding, dissolving jacket 10 of the smallest droplets.
With this arrangement and configuration of the nozzle, there is always, i. H. under all operating conditions, all of the fuel in the bulbous combustion chamber of the piston.
Towards the end of the compression stroke, the nozzle 6 sprays a jet with a closed core and a dissolving jacket against the bottom of the bulb-ring-shaped piston combustion chamber; The fuel forming the core only reaches the bottom against the lateral outer parts of the combustion chamber and thus against the lire-shaped axis of the air inlet vortex 11.
Thus, under all operating conditions, the entire fuel comes into the piston combustion chamber, always to the point of the bead-shaped air ring vortex that is most favorable for mixture formation and combustion. The fuel particles of the fog jacket 10 surrounding the closed core are carried along by the rectified air flow flowing into the piston combustion ratios over the shortest path into the toroidal combustion chamber.
There they cause the initiation of the combustion, which then turns into a sudden sudden combustion of the entire fuel when the fuel particles forming the core arrive from the floor of the combustion chamber.
In order to ensure the timely initiation of the combustion through the mist jacket 10, which only forms around the core 9 at a certain distance from the nozzle orifice 8, what is known from other machines is that the nozzle in the cylinder cover is set back somewhat so that has already formed at the point where the core passes through .the combustion chamber opening of the fog jacket 10 and is entrained by the air flowing in at the highest speed.
Since the fuel particles in the air ring vortex that come from the bottom of the piston combustion chamber and form the core should only be burned here, the distance between the combustion chamber floor and the nozzle opening 8 must be such that the end of the ignition delay only occurs after the core hits the combustion chamber floor entry.
This leads to an approximation of the combustion chamber floor to the nozzle opening, i. H. to shallow piston combustion chambers, and in large engines, because of the great depth of the combustion chamber 3, to an elevation 14 of the bottom of the piston combustion chamber in the middle (FIG. 2).
As a result of this specially designed elevation, the fuel jets are better directed against the axis of the air ring vortex, which is relatively high above the piston crown. A piston projection on which the fuel jet is atomized is probably already known in internal combustion engines, but this known piston projection does not serve the same purposes as the elevation in FIG. 2.