Mit Luftverdichtung und Selbstzündung arbeitende Brennkraftmaschine. Mit Luftverdichtung und Selbstzündung arbeitende Brennkraftmaschinen besitzen in der Regel den Brennraum im Kolbenboden, dessen Öffnung zum Hubraum kleiner ist als der grösste der Zylinderstirnfläehe parallele Schnitt durch den Brennraum. Im grossen und ganzen ist man bestrebt, den Brennraum im Kolben so auszubilden und die Düse in solcher Weise anzuordnen, dass der Brennraum in seiner gesamten Ausbildung durch den Düsen strahl erfasst wird.
Um dem in besonderer Weise zu entsprechen, ist es bereits bekannt, die kreisförmige Ausmündung des Brenn raumes in den Hubraum mit einer radial ein mündenden Aussparung zu versehen, vor der die Einspritzdüse angeordnet ist. Die Ausspa rung hat hier die Aufgabe, eine Anordnung der Einspritzdüse ohne Behinderung durch die Ventile und deren Antrieb in einer Weise vornehmen zu können, dass die Achse der Düse auf den Mittelpunkt des Brennraumes gerichtet ist, um so beim Einspritzen mit dem Düsenstrahl möglichst den gesamten Brenn- raum zu erfassen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit Luftv erdichtimg und Selbstzündung arbei tende Brennkraftmaschine, bei welcher der Brennraum im Kolbenboden angeordnet ist. und die Verbindungsöffnung des Brennrau nies zum Hubraum eine kleinere Fläche be sitzt als der grösste der Zylinderstirnfläche parallele Schnitt. durch den Brennraum und der Öffnungsrand unter der Einspritzdüse eine Ausbuchtung bildet.
Die Erfindung wird dabei darin erblickt, dass der nach Weg- a lassung der Ausbuchtung verbleibende Teil der Öffnung des Brennraumes gegenüber dem Brennraum in Richtung der der Ausbuchtung abgekehrten Seite versetzt liegt und die Axe der Einspritzdüse nicht durch den Brenn- 9 raiunmittelpunkt geht, sondern auf die unter der Ausbuchtung liegende Zone des Brenn rahmes gerichtet ist.
Durch die Erfindung wird ermöglicht, dass die durch die Öffnung eintretende Luft nach 9 Passieren der Öffnung radial in Richtung der Seitenwandungen des Brennraumes strömt, unterstützt insbesondere dadurch, dass der ge nannte Öffnungsteil und der Brennraum ge geneinander versetzt liegen. Da der Brenn- 5 stoff in die unter der Ausbuchtung liegende Zone eingespritzt wird, so verläuft die Luft strömung gegenüber dem Brennstoffstrahl im Winkel, so dass eine gute Vermischung erfolgt.
Solange Luft durch die Öffnung einströmt, 5 liegt eine Strömung innerhalb des Brennrau- mes in Richtung der Seitenwandungen vor, insbesondere der Seitenwandung, die der Aus- buchtung zunächst liegt, so dass also in der dieser Wandung zimäehst liegenden Zone eine 6 Anreicherung von Brennstoffgemisch vorliegt.
Es ist zwar bereits bekannt, die Verbin- dungsöffnung zwischen Brennrahm und Hub raum schlitzförmig zu gestalten, wobei der Schlitz allerdings annähernd zentrisch in den 6 Brennramm einmündet. Der Zweck der Schlitz- ausbildiing ist hierbei der, zu verhindern, dass beim Annähern des Kolbenbodens an den Zy linderkopf Brennstoff nicht ausserhalb des im Kolben liegenden Brennraumes zerstäubt wird.
Da in diesem Falle die Luft in der gleichen Richtung einströmt wie der Kraftstoff, liegt eine Anreicherung von Brennstoff gegenüber der Luft in einer Zone des Brennraumes nicht- vor, und der erfindungsgemässe Erfolg kann auch nicht eintreten.
In der Zeichnung ist. eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstan des schematisch dargestellt; es zeigen: Fig. 1 die Brennkraftmaschine mit.
dem im innern (obern) Totpunkt der Maschine ste henden Kolben im Schnitt, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Brenn- kra.ftmasehine nach Linie A-B der Fig. 1, Fig. 3 und 4 den Kolben in seiner Stel lung kurz vor dem innern Totpunkt, Fig. 5 den Kolben in der innern Totpunkt- Stellung, Fig. 6 den Kolben im Dehnungshabe kurz hinter dem innern Totpunkt.
Gemäss Fig. 1 und 2 ist der Brennraum 2 im Boden des Kolbens 1 angeordnet. Dieser Raum 2 besitzt, im Schnitt der Fig. 1 gesehen, Ellipsenform, während er,- im hierzu senk rechten Schnitt betrachtet (Fug. 2, gestrichelt gezeichnet), Kreisform aufweist.
Während die Ellipsenform gemäss Fig. 1 zweckmässig nicht durch eine andere Form zur ergänzen ist, lässt sich die aus der Fig. 2 er sichtliche Kreisform durch eine Ellipsenform ersetzen, so dass der gesamte Brennraum ein Ellipsoid darstellt.
Der Brennraum 2 mündet. in die Stirn fläche des Kolbens 1 aus. Die die Öffnung des Brennraumes zum Hubraum bildende Aus mündung 3 stellt eine Fläche dar, die kleiner ist, als die Fläche des grössten der Zylinder- stirnfläche parallelen Schnittes durch den Brennraum, der nach der Linie I-I in Fig. 1 verläuft. Der Öffnungsrand 8 des Brenn raumes bildet unter der Einspritzdüse 7 eine Ausbuchtung 6. Der nach Weglassen der Ausbuchtung 6 verbleibende Teil 9 der Öff nung bildet eine Kreisform.
Dabei ist der Mittelpunkt 4- des Kreises 3 gegenüber dem Mittelpunkt 5 des Brennraumes 2 seitlich ver setzt, derart, da.ss der Flä.ehenteil 9 in Rich tung der der Ausbuchtung 6 abgekehrten Seite gegenüber dem Brennraum 2 versetzt. ist. Die Form der Ausbuchtung könnte auch eine an dere sein; sie ist. weniger breit als der Öff nungsteil 9. Vor allen Dingen braucht der Übergang von der Kreisform in die Ausbueh- timg 6 nicht. abgerundet zu sein; er könnte auch kantig sein.
Vor der Ausbuchtung 6 liegt die Einspritzdüse 7, und zwar ist diese gegenüber der Zylinderachse schräg gerichtet, jedoch so, da.ss die A-ze 10 der Düse nicht durch den Mittelpunkt 5 des Brennraumes geht, sondern auf die unter der Ausbuchtung 6 liegende Zone des Brennraumes 2 gerichtet ist. Dabei ist die Breite der --#,usbuehtung 6 geringer als die theoretische Breite des Düsen strahls, so dass, wenn nicht andere Einflüsse vorliegen würden, die Düse zum Teil die Kolbenoberfläche benetzen würde.
Beim Einspritzen wird durch den Düsen strahl also eine Zone des Brennraumes 2 er fasst, die rechts der durch die Zylinderachse bestimmten, in Fig. 1 senkrecht zur Zeichen ebene stehenden Schnittebene liegt. Da die durch die Öffnung 3 eintretende Luft zum grösseren Teil radial in der Fig. 3 nach rechts strömt, wird der dort. eingespritzte Brennstoff in gleicher Richtung abgedrängt und ange reichert. Die Luft strömt im W inkel zum Dü senstrahl mit der Folge, dass eine innige Ver mischung von Luft und Brennstoff bewirkt wird.
Die im übrigen im Bereiche des Kanals 6 in den Brennraum eintretende Luft wird den Düsenstrahl vor dem Eintritt eindrosseln, so dass trotz des theoretiselr grösseren. Um fanges des Düsenstrahls gegenüber der Ver engung 6 Brennstoff nietet auf die Kolben stirnfläche gelangt.
Die Verbrennung findet also zunäelrst in der Zone rechts der erwähnten Azialschnitt- ebene, in die der Brennstoff eingespritzt wurde, statt. Da dieser Raum gegenüber dem gesamten Verbrenniurgsraum ein erheblich vermindertes Volumen aufweist, so ist. die erste Verbrennung, keineswegs von solcher Stärke, dass sie einen übermässig harten Lauf des Motors zur Folge haben wird. Die Ver brennung pflanzt sieh erst mit. Zeitablauf in die andere Zone des Verbrennungsraumes fort..
Die Gesamtverbrennung ist also auf einen grösseren Zeitraum verteilt, als dies bei Brennkraftmaschinen bekannter Bauart der Fall ist, ein Umstand, der einen weicheren Lauf der Maschine bedingt.
Das gemeinsame Ausströmen der übersät tigten Gase der rechten und der untersättigten Gase der linken Brennraumseite bedingt eine innige Vermischung und restlose Verbren nung.
In Fig. 3, 4, 5 und 6 ist der Vorgang der Zündung im. besonderen dargestellt. Gemäss Fig. 3 befindet sich der Kolben 17 bis 20 vor dem obern Totpunkt. An der Düse beginnt der Kraftstoff einzuspritzen. Der Kraftstoff gelangt durch die Aussparung 6 in die rechte Brennraumhälfte und wird durch die Luft strömung, durch Pfeile angedeutet, nach rechts abgedrängt.
Gemäss Fig.4 befindet sieh der Kolben noch näher dem obern Totpunkt. Der grösste Teil des Kraftstoffes ist bereits eingespritzt. Nachdem noch eine Strömung der Luft nach rechts vorhanden ist, wird die rechte Raum hälfte mit übersättigtem Gemisch gefüllt.
Gemäss Fig. 5 nimmt der Kolben die obere Totpunktlage ein. Die Entflammung des Ge- rnisches hat bereits eingesetzt. Im ersten Mo- ment ist die Verbrennung unvollkommen. Die Drucksteigerung löst eine Druckwelle nach der mit Luft gefüllten linken Raumhälfte 4' aus. Die vollkommene Verbrennung setzt ein.
Nach Fig. 6 hat der Kolben gerade die obere Totpunktstellung verlassen. Die Ver- brennungsgase strömen aus dem Verbren nungsraum z. Bei diesem Vorgang findet eine weitere Vermischung und restlose Verbren nung statt.
Internal combustion engine working with air compression and compression ignition. Internal combustion engines working with air compression and compression ignition usually have the combustion chamber in the piston crown, the opening of which to the displacement is smaller than the largest section through the combustion chamber parallel to the cylinder end face. By and large, efforts are made to design the combustion chamber in the piston and to arrange the nozzle in such a way that the entire configuration of the combustion chamber is captured by the nozzle jet.
In order to correspond to this in a special way, it is already known to provide the circular opening of the combustion chamber in the displacement with a radially opening recess in front of which the injection nozzle is arranged. The task of the recess here is to be able to arrange the injection nozzle without being hindered by the valves and their drive in such a way that the axis of the nozzle is directed to the center of the combustion chamber, so as to be able to use the nozzle jet as a whole when injecting To capture combustion chamber.
The present invention relates to an internal combustion engine which works with air compression and compression ignition, in which the combustion chamber is arranged in the piston crown. and the connection opening of the combustion chamber to the displacement has a smaller area than the largest section parallel to the cylinder face. Forms a bulge through the combustion chamber and the opening edge under the injection nozzle.
The invention is seen in the fact that the part of the opening of the combustion chamber that remains after the bulge has been omitted is offset from the combustion chamber in the direction of the side facing away from the bulge and the axis of the injection nozzle does not go through the focal point, but opens the zone under the bulge of the focal frame is directed.
The invention enables the air entering through the opening to flow radially in the direction of the side walls of the combustion chamber after passing the opening, supported in particular by the fact that the opening part and the combustion chamber are offset from one another. Since the fuel is injected into the zone below the bulge, the air flow is at an angle to the fuel jet, so that good mixing takes place.
As long as air flows in through the opening, 5 there is a flow within the combustion chamber in the direction of the side walls, in particular the side wall which is initially adjacent to the bulge, so that there is an enrichment of fuel mixture in the zone closest to this wall .
It is already known to design the connection opening between the combustion frame and the hub space in the shape of a slot, the slot, however, opening approximately centrally into the 6 combustion chamber. The purpose of the slot formation here is to prevent fuel from being atomized outside the combustion chamber located in the piston when the piston crown approaches the cylinder head.
Since in this case the air flows in in the same direction as the fuel, there is no enrichment of fuel compared to the air in one zone of the combustion chamber, and the success according to the invention cannot occur either.
In the drawing is. an example embodiment of the subject matter of the invention shown schematically; It shows: Fig. 1 with the internal combustion engine.
the piston standing in the inner (upper) dead center of the machine in section, FIG. 2 shows a cross section through the internal combustion engine along line AB of FIG. 1, FIGS. 3 and 4 the piston in its position shortly before the inside Dead center, FIG. 5 the piston in the inner dead center position, FIG. 6 the piston in the expansion position shortly after the inner dead center.
According to FIGS. 1 and 2, the combustion chamber 2 is arranged in the bottom of the piston 1. This space 2 has, as seen in the section of FIG. 1, an elliptical shape, while it, - viewed in this perpendicular section (Fug. 2, shown in dashed lines), has a circular shape.
While the elliptical shape according to FIG. 1 expediently does not need to be supplemented by another shape, the circular shape visible in FIG. 2 can be replaced by an elliptical shape, so that the entire combustion chamber represents an ellipsoid.
The combustion chamber 2 opens. in the face of the piston 1. The outlet 3, which forms the opening of the combustion chamber to the displacement, represents an area which is smaller than the area of the largest section through the combustion chamber parallel to the cylinder face and which runs along the line I-I in FIG. The opening edge 8 of the combustion chamber forms a bulge 6 under the injection nozzle 7. The portion 9 of the opening remaining after the bulge 6 has been omitted forms a circular shape.
The center 4 of the circle 3 is laterally offset from the center 5 of the combustion chamber 2 in such a way that the surface part 9 is offset in the direction of the side facing away from the bulge 6 in relation to the combustion chamber 2. is. The shape of the bulge could also be different; she is. less wide than the opening part 9. Above all, the transition from the circular shape to the Ausbueh- timg 6 does not need. to be rounded; it could also be angular.
In front of the bulge 6 is the injection nozzle 7, and this is directed obliquely with respect to the cylinder axis, but in such a way that the A-ze 10 of the nozzle does not pass through the center 5 of the combustion chamber, but on the zone below the bulge 6 of the combustion chamber 2 is directed. The width of the - #, flow 6 is smaller than the theoretical width of the nozzle jet, so that if there were no other influences, the nozzle would partially wet the piston surface.
During injection, a zone of the combustion chamber 2 is thus captured by the nozzle jet, which is to the right of the sectional plane determined by the cylinder axis and perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1. Since the air entering through the opening 3 flows for the greater part radially to the right in FIG. 3, it is there. injected fuel displaced in the same direction and enriched. The air flows at an angle to the jet, with the result that air and fuel are intimately mixed.
The air that otherwise enters the combustion chamber in the region of the channel 6 will throttle the nozzle jet before it enters, so that despite the theoretically greater. To catch the nozzle jet against the United constriction 6 fuel rivets to the piston end face.
The combustion therefore takes place first of all in the zone to the right of the above-mentioned axial section level into which the fuel was injected. Since this space has a considerably reduced volume compared to the entire combustion space, so is. the first combustion, by no means so severe that it will cause the engine to run excessively hard. The combustion is only a part of it. Time lapse into the other zone of the combustion chamber.
The total combustion is therefore spread over a longer period of time than is the case with internal combustion engines of known design, a circumstance which causes the machine to run more smoothly.
The common outflow of the saturated gases from the right and the undersaturated gases from the left side of the combustion chamber causes intimate mixing and complete combustion.
In Fig. 3, 4, 5 and 6 the process of ignition is in. special shown. According to FIG. 3, the piston 17 to 20 is in front of the top dead center. The fuel begins to be injected at the nozzle. The fuel passes through the recess 6 into the right half of the combustion chamber and is pushed to the right by the air flow, indicated by arrows.
According to FIG. 4, the piston is even closer to top dead center. Most of the fuel has already been injected. After there is still a flow of air to the right, the right half of the room is filled with an oversaturated mixture.
According to FIG. 5, the piston assumes the top dead center position. The mixture has already started to catch fire. In the first moment the combustion is incomplete. The increase in pressure triggers a pressure wave towards the left side of the room 4 'filled with air. Complete combustion begins.
According to FIG. 6, the piston has just left the top dead center position. The combustion gases flow from the combustion chamber z. During this process, further mixing and complete combustion takes place.