CH322424A - Method and device for operating injection internal combustion engines with prechamber - Google Patents

Method and device for operating injection internal combustion engines with prechamber

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CH322424A
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antechamber
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Heinrich Lang
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Lanova Ag
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/14Engines characterised by precombustion chambers with compression ignition
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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Description

       

  Verfahren und Einrichtung zum Betrieb von     Einspritz-Brennkraftmaschinen    mit Vorkammer    Die     Erfindung    betrifft ein Verfahren und  eine Einrichtung zum Betrieb von     Einspritz-          Brennkraftmaschinen    mit Vorkammer.

      Bei solchen     Brennkraftmaschinen    hat die       Einspritm        ing    der gesamten je Arbeitshub zu  verbrennenden Brennstoffmenge in eine durch  Bohrungen in der Nähe ihres Bodens mit dem       Brennraum    des Zylinders in     Verbindung    ste  hende Vorkammer     die    Aufgabe, durch Ver  brennung     eines    Teils des     eingespritzten    Brenn  stoffes in der Vorkammer einen gegenüber  dem     Verdichtungsenddruc.k    höheren Verbren  nungsdruck zu erzeugen und diesen dazu zu be  nutzen,

   den     unverbrannten    Hauptteil des in  die Vorkammer eingespritzten Brennstoffes  mit hoher Geschwindigkeit, in den     Brennraum     einzublasen, ihn hierbei     möglichst    fein zu zer  stäuben und mit der Verbrennungsluft im  Brennraum innig zu mischen.  



  Es ist einleuchtend, dass     diese    Aufgabe  um so     vollkommener    erfüllt     wird,    je höher  der in der Vorkammer erzeugte Verbren  nungsdruck ist. Es muss daher eine Verbren  nung in der Vorkammer angestrebt werden,  die einerseits sich einer vollkommenen Ver  brennung weitgehend nähert und anderseits  bei einem     möglichst    kleinen     Luftüberschuss     stattfindet, da nur so der höchstmögliche       Verbrennungsdruck    in der     Vorkammer    er  zielt werden kann.

      Um dies zu     erreichen,    hat man     angestrebt,     die Verbrennung möglichst in einem erwei-         terten    Teil der Vorkammer     an    der     Einmün-          dung    der     Einspritzdüse    stattfinden zu lassen.

    Zu diesem Zweck hat man die     E.insträmung     der Luft 'in     diesen    Teil der Vorkammer so  gelenkt, dass dort     eine        Wirbelbewegung    ent  steht, die genügt., um     eine    gerade ausreichende  Menge Brennstoff von dem gegen den Boden  der Vorkammer     gespritzten    Brennstoffstrahl       abzulösen,    als erforderlich ist., um mit der  vorhandenen Luft ohne     nennenswerten    Luft  überschuss     angenähert    vollkommen zu ver  brennen.

   Die hinreichend     vollkommene    Be  herrschung dieser Vorgänge ist natur  gemäss schwierig und unsicher, und eine  genaue     Anpassung    der vom     Brennstoffstrahl     abgelösten Brennstoffmenge an das zu     ihrer     wenigstens     angenähert        vollkommenen    Ver  brennung bei geringstem     Luftübersehuss    zur  Verfügung stehende Luftgewicht praktisch  unmöglich.  



  Um diesen Mangel der bisher bekannten       Vorkammerverfahren    zu beseitigen, soll der  gegen den Boden der     Vorkammer    gespritzte       Brennstoffstrahl    beim Durchgang durch den  der     Mündung    der     Einspritzdüse    benachbarten  Teil der     Vorkammer    so     gut        zusammengehal-          ten    werden, dass er der Zündung und Ver  brennung nicht zugänglich ist, so dass von  ihm auch kein 'Teil der     Verbrennungsluft     in diesem Teil der Vorkammer     in        Anspruch     genommen wird.

   Um nun in der     Vomkanuner     einen möglichst hohen     Verbrennungsdruck    zu  erzeugen, soll nach dem     Verfahren    gemäss der      Erfindung der in     der    Vorkammer zu verbren  nende Brennstoff in     mindestens    einem zu der  Richtung des     Hauptspritzstrahls    unter     einem     in     Spritzrichtung    offenen Winkel geneigten,  dünneren     Strahl    in den     erweiterten    Teil der  Vorkammer eingespritzt werden.

   Durch ent  sprechende     Bemessung    der     ,Spritzbohrung    hat  man es in der Hand,     die    Menge des in diesen  schwächeren Strahlen eingespritzten Brenn  stoffes so zu bemessen, dass in dem der Düsen  mündung     benachbarten        Teil    der Vorkammer  eine     mindestens        angenähert        vollkommene    Ver  brennung ohne     nennenswerten        Luftüberschuss     stattfindet und so mit grosser     Annäherung     der höchstmögliche     Verbrennungsdruck        erzielt     wird.  



  Die zur     Durchführung    dieses Verfahrens  dienende Einrichtung nach der Erfindung  besteht aus einer in der Längsachse der Vor  kammer dem Boden der Vorkammer gegen  über in einen erweiterten Teil der Vorkammer  einmündenden     Mehrloch-Einspritzdüse,

      die  eine axiale und     mindestens    eine     seitliche     Spritzbohrung     aufweist    und der Querschnitt       und    die Länge der axialen     Spritzbohrung    grö  sser     sind    als der Querschnitt und die Länge  der seitlichen Spritzbohrung und die Achse  dieser seitlichen     Spritzbohrung    zur gemein  samen Achse der     Vorkammer        und    der Ein  spritzdüse     unter    einem in Spritzrichtung  offenen Winkel geneigt     isst.     



  In der Zeichnung ist ein Ausführungsbei  spiel der Einrichtung zur     Durchfühxnmg    des  erfindungsgemässen Verfahrens zum Betrieb  von     Einspritz-Brennkraftmaschinen    mit Vor  kammer in einem axialen     Schnitt    durch den       zylinderkopfseitigen    Teil eines     BTennkraft-          masehinenzylinders        dargestellt.     



  Im Zylinderkopf 1     ist        aussermittig        und     mit ihrer Achse parallel zur Längsachse der  Bohrring des Zylinders .2; eine Vorkammer 3  eingebaut. Der dem Hubraum des Zylinders  benachbarte Teil 4 dieser Vorkammer 3 ist  etwas enger als der dem Hubraum abgewen  dete Teil 5 dem Vorkammer     3,.    Der Raum der  Vorkammer 3,

   steht in der Nähe seines dem  Hubraum des     Zylinders    2     zuggekehrten    Bodens  6 durch Bohrungen 7 mit dem bei     Totlage    des         Kolbens    im Augenblick des     Zündbeginnes     durch eine Mulde 8 im Boden 9 des Kolbens  10 gebildeten     Brennraum    in     Verbindung,    wo  bei die Achsen der Bohrungen 7 so geneigt  sind,

   dass die aus der     Vorkammer    abblasen  den Verbrennungsgase möglichst stossfrei in  die Mulde 8 im Kolbenboden hineinblasen und  die den     Verbrennungsgasen    innewohnende  Energie in möglichst hohem     Masse    für eine       Mischung    der     Verbrennüngsgase    und des  von ihnen mitgerissenen     Brennstoffes    mit der  im     Brennraum    vorhandenen     Vebrennungsluft     nutzbar gemacht wird.  



  Dem Boden 6 der Vorkammer 3 gegenüber       mündet    in der Achse der     VOTkammer    in deren  weiteren Teil 5 eine     Mehrloch-Einspritzdüse     11 ein, die eine axiale     Spritzbohrung    und  mindestens     eine    weitere     Spritzbohrung    auf  weist, deren Achse     12,    zur gemeinsamen Achse  13 der Einspritzdüse 11     und    der Vorkammer  3     unter    einem in Spritzrichtung offenen Win  kel     geneigt    ist, wobei Querschnitt:

   und Länge  der axialen     Spritzbohrung    grösser     bzw.    länger  ist als der Querschnitt     und    die Länge der seit  lichen     .Spritzbohrung.  



  Method and device for operating injection internal combustion engines with an antechamber. The invention relates to a method and a device for operating injection internal combustion engines with an antechamber.

      In such internal combustion engines, Einspritm ing the total amount of fuel to be burned per working stroke in a pre-chamber connected to the combustion chamber of the cylinder through bores near its bottom has the task of burning a portion of the injected fuel in the pre-chamber to generate a higher combustion pressure for the final compression pressure and to use this to

   The unburned main part of the fuel injected into the prechamber is blown into the combustion chamber at high speed, dusting it as finely as possible and mixing it intimately with the combustion air in the combustion chamber.



  It is evident that this task is fulfilled the more perfectly the higher the combustion pressure generated in the antechamber is. Combustion in the prechamber must therefore be aimed at, which on the one hand largely approaches complete combustion and on the other hand takes place with as little excess air as possible, since this is the only way to achieve the highest possible combustion pressure in the prechamber.

      In order to achieve this, efforts have been made to have the combustion take place as far as possible in an enlarged part of the antechamber at the junction of the injection nozzle.

    For this purpose, the air flow into this part of the antechamber has been directed in such a way that a vortex movement is created there, which is sufficient to detach just enough fuel from the fuel jet sprayed against the floor of the antechamber than is necessary is. in order to burn almost completely with the available air without any appreciable excess of air.

   Sufficiently perfect mastery of these processes is inherently difficult and uncertain, and an exact adjustment of the amount of fuel detached from the fuel jet to the air weight available for at least approximately perfect combustion with the smallest excess of air is practically impossible.



  In order to eliminate this deficiency of the previously known pre-chamber processes, the fuel jet sprayed against the floor of the pre-chamber should be kept together so well when passing through the part of the pre-chamber adjacent to the mouth of the injection nozzle that it is not accessible to ignition and combustion that it does not use any part of the combustion air in this part of the antechamber.

   In order to generate as high a combustion pressure as possible in the Vomkanuner, according to the method according to the invention, the fuel to be burned in the prechamber should be injected into the enlarged part of the fuel in at least one thinner jet inclined to the direction of the main spray jet at an angle open in the spray direction Pre-chamber are injected.

   By appropriately dimensioning the injection bore, one has the ability to measure the amount of fuel injected in these weaker jets so that in the part of the antechamber adjacent to the nozzle opening there is at least approximately perfect combustion without any significant excess of air, and so on the highest possible combustion pressure is achieved with a large approximation.



  The device according to the invention which is used to carry out this method consists of a multi-hole injection nozzle opening into an enlarged part of the antechamber in the longitudinal axis of the antechamber to the bottom of the antechamber,

      which has an axial and at least one lateral spray hole and the cross section and the length of the axial spray hole are greater than the cross section and the length of the side spray hole and the axis of this side spray hole to the common axis of the prechamber and the injection nozzle under one in the spray direction eats inclined open angle.



  In the drawing, an exemplary embodiment of the device for performing the method according to the invention for operating injection internal combustion engines with an upstream chamber is shown in an axial section through the part of a Bennkraft- engine cylinder on the cylinder head side.



  In the cylinder head 1 is eccentric and with its axis parallel to the longitudinal axis of the drill ring of the cylinder .2; an antechamber 3 installed. The adjacent to the displacement of the cylinder part 4 of this prechamber 3 is somewhat narrower than the part 5 turned away from the displacement of the prechamber 3 ,. The space of the antechamber 3,

   is in the vicinity of its bottom 6 facing the displacement of the cylinder 2 through holes 7 with the combustion chamber formed by a depression 8 in the bottom 9 of the piston 10 when the piston is dead at the moment of ignition, where the axes of the holes 7 are so inclined are,

   that the combustion gases blown out of the antechamber blow the combustion gases as smoothly as possible into the recess 8 in the piston crown and the energy contained in the combustion gases is made available to the greatest possible extent for a mixture of the combustion gases and the fuel they entrain with the combustion air present in the combustion chamber.



  Opposite the bottom 6 of the prechamber 3, a multi-hole injection nozzle 11 opens in the axis of the VOT chamber in its further part 5, which has an axial injection bore and at least one further injection bore, whose axis 12, to the common axis 13 of the injection nozzle 11 and the Pre-chamber 3 is inclined at an angle open in the spray direction, with the cross section:

   and length of the axial injection hole is greater or longer than the cross section and the length of the side .Spritzbohrung.


    

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zum Betrieb von Einspritz- Brennkra-ftmaschinen mit Vorkammer, da durch gekennzeichnet, da.ss die Hauptbrenn- stoffmenge in einem Strahl gegen den Boden der Vorkammer und der mit der Verbren nungsluft in der Vorkammer zu v erbennende Brennstoff in mindestens einem dünneren, PATENT CLAIMS I. A method for operating injection internal combustion engines with an antechamber, characterized in that the main amount of fuel in a jet against the bottom of the antechamber and the fuel to be burned with the combustion air in the antechamber in at least one thinner, zur Richtung des gegen den Boden der Vor kammer gespritzten Hauptbrennstoffstrahls unter einem in Spritzrichtung offenen Winkel geneigten Strahl in einen erweiterten Teil der Vorkammer eingespritzt wird. to the direction of the main fuel jet sprayed against the bottom of the pre-chamber is injected into an enlarged part of the prechamber at an angle inclined in the direction of spraying. II. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekenn zeichnet durch eine gegenüber dem Boden (6) der Vorkammer (3:) in deren Achse in einen erweiterten Teil ('5) der Vorkammer (3) ein mündende Mehrloch-Einspritzdüse (11), wo bei diese Einspritzdüse (11) eine axiale und mindestens eine seit=liche Spritzbohrung auf weist, II. Device for carrying out the method according to claim I, characterized by a multi-hole injection nozzle (11) opening into an enlarged part ('5) of the antechamber (3) in its axis opposite the bottom (6) of the antechamber (3 :) ), where this injection nozzle (11) has an axial and at least one lateral injection hole, und der Querschnitt und die Länge der axialen Spritzbohrung grösser sind als der Querschnitt und die Länge der seitlichen Spritzbohrung und die Achse (12) dieser seit lichenSpritzbohrung zur gemeinsamen Achse (13) der Vorkammer (3) und der Einspritz- düse (11) unter einem in Spritzrichtung of- fersen Winkel geneigt ist. and the cross section and the length of the axial injection bore are greater than the cross section and the length of the lateral injection bore and the axis (12) of this lateral injection bore to the common axis (13) of the prechamber (3) and the injection nozzle (11) under one is inclined at an open angle in the direction of spray.
CH322424D 1954-06-12 1954-06-12 Method and device for operating injection internal combustion engines with prechamber CH322424A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2404107A1 (en) * 1977-09-23 1979-04-20 Fiat Spa PRECOMBUSTION CHAMBER DIESEL ENGINE
FR2433638A1 (en) * 1978-07-26 1980-03-14 Fiat Spa PRE-COMBUSTION CHAMBER FOR DIESEL ENGINES

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2404107A1 (en) * 1977-09-23 1979-04-20 Fiat Spa PRECOMBUSTION CHAMBER DIESEL ENGINE
FR2433638A1 (en) * 1978-07-26 1980-03-14 Fiat Spa PRE-COMBUSTION CHAMBER FOR DIESEL ENGINES
US4433659A (en) 1978-07-26 1984-02-28 Fiat Auto S.P.A. Precombustion chamber for internal combustion engines with compression-ignition

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