Selbstzündende Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine selbstzündende Brenn- kraftmaschine mit zwei mindestens annähernd ku gelförmigen Brennräumen im Zylinderkopf, auf deren Innenwand der Brennstoff durch eine gemeinsame Einspritzdüse tangential aufgespritzt und durch einen gleichsinnig gerichteten Luftwirbel abgelöst wird.
Bekanntlich wird bei Brennkraftmaschinen mit kugelförmigem Brennraum ein sehr geräuscharmer Verbrennungsverlauf, ein russfreier Auspuff und eine erhebliche Unempfindlichkeit gegen Brennstoffe ver schiedenster Art erreicht.
Voraussetzung für das Er reichen dieser vorteilhaften Wirkungen ist jedoch eine kurze Brennstoffstrahllänge bis zum Auftreffen auf die Brennraumwandung und eine starke Luftwirbe- lung im Brennraum, welche bei Kugelbrennräumen im Kolben durch Abschirmung der Einlassventile oder einen entsprechenden Einlasskanal und bei Anord nung im Zylinderdeckel durch besondere Ausbildung des Verbindungskanals zwischen Hauptbrennraum und Kugelbrennraum erreicht wird.
Des weiteren ist der Brennstoffstrahl möglichst tangential in die ro tierende Luft einzuführen und eine möglichst weit greifende Verteilung des Brennstoffes auf die Brenn- raumoberfläche anzustreben.
Diesen Forderungen kann mit grösser werdendem Zylinderdurchmesser und Anwendung eines Kugel- brennraums nur sehr schwer nachgekommen werden, da die Brennstoffstrahllänge zu gross und die Aus dehnung des Kraftstoffilms an der Brennraumwand beschränkt wird. Man hat daher bereits vorgeschla gen, anstelle einer Brennstoffdüse zwei Düsen anzu ordnen und den Brennraum so auszubilden, dass diese beiden Düsen mit kurzer Strahllänge eine grosse Brennstoffilmausweitung ermöglichen.
Eine derartige Massnahme ist aber nur unter grossen Schwierigkeiten zu verwirklichen, ebenso wie die Anordnung mehrerer getrennter Brennräume mit eigenen Düsen, da es ausser bei sehr grossen Zylinderabmessungen kaum möglich ist, zwei oder mehrere Brennstoffdüsen im Zylinderdeckel anzuordnen. Bei einer weiteren bekannten Ausführung besteht der Brennraum aus zwei nebeneinander angeordneten kugelförmigen Wirbelkammern im Zylinderkopf.
Der Brennstoff wird dabei durch eine gemeinsame, im Verbindungskanal liegende Einspritzdüse tangential in dieselben eingespritzt. Durch die einseitige Anord nung des Verbindungskanals zwischen Kammern und Zylinder entsteht jedoch nur in der einen Kammer ein Wirbel, während die dem Zylinder zunächst lie gende Kammer teilweise sogar im Gegenstrom zum eingespritzten Brennstoff lediglich von der Verbren nungsluft durchströmt wird, so dass eine geordnete Wirbelbildung in beiden Räumen nicht möglich ist. Infolge dieser mangelnden Luftwirbelung ist die be absichtigte geräuscharme Verbrennung jedoch mit einer derartigen Anordnung nicht zu erreichen.
Diese Mängel werden erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass der den Zylinder mit den Brennräumen verbindende Luftzuführungskanal oder die Kanäle in den Raum zwischen den beiden Kugeln eingeführt und die Brennstoffdüse derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die austretenden Brennstoffstrahlen auf die der Düse benachbarte Brennraumwandfläche in der glei chen Richtung wie die einströmende Luft tangential auftreffen. Durch die erfindungsgemässen Massnahmen kann z.
B. bei einem doppelt so grossen Zylinder inhalt die gleiche Strahllänge und eine relativ zur Brennraumoberfläche gleich grosse Kraftstoffilmaus- weitung erreicht werden, wie für eine Brennkraft- maschine mit kleinerem Zylinderdurchmesser. Die beiden Brennräume müssen dabei nicht rein kugelig ausgebildet sein, vielmehr kommt es bei der erfin dungsgemässen Ausbildung darauf an, einen guten Luftwirbel und eine gute Brennstoffverbreitung auf die Wand des Brennraumes zu erwirken.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 und 2 einen Querschnitt durch einen Brenn kraftmaschinendeckel mit dem erfindungsgemässen Brennraum, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-Ill der Fig. 1. Im Zylinderdeckel 1 einer Brennkraftmaschine sind zwei Kugelkammern 2 und 2' nebeneinander an geordnet und durch einen schmalen Kanal 3 mitein ander verbunden.
Im Verbindungskanal 3 ist eine Einspritzdüse 4 angeordnet, die je zwei oder drei den beiden Brennräumen zugeordnete Düsenbohrungen aufweist. In den Verbindungskanal 3 mündet von unten der Luftzuführungskanal 5 vom Hauptbrenn- raum. Dieser ist symmetrisch zu den Kugelbrenn- räumen angeordnet, so dass sich die einströmende Luft gleichmässig auf beide Räume verteilt und durch die tangentiale Einströmung Wirbel erzeugt.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, kann der Luft- einströmkanal 5 auch durch einen wassergekühlten Steg 6 in zwei Kanäle 7 aufgeteilt sein, so dass die Düse vor der direkten Berührung mit der einströ menden Luft abgeschirmt ist.
Nach Fig. 3 mündet der Luftzuführungskanal 5 in den Hauptbrennraum in einem möglichst kleinen Winkel a zum Kolbenboden, damit das aus der Kam mer austretende Gemisch möglichst flach auf den Kolbenboden auftreffen kann, um dort zu starke Er hitzungen zu vermeiden. Im Beispiel nach Fig. 3 be trägt der Winkel a weniger als 45 .
Gleichzeitig wird dadurch beim Austritt der Kraftstoff-Luftstrahl so verteilt, dass die gesamte im Hauptbrennraum noch vorhandene Luft über dem Kolben möglichst gleich mässig zur restlosen Verbrennung herangezogen wird.
Diese Wirkung ist durch eine Erweiterung gegen den Mündungsquerschnitt hin noch zu verbessern. Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Anordnung der Brennräume im Zylinderdeckel besteht darin, dass selbstzündende Lunten oder Glühkerzen zur Start erleichterung ohne Schwierigkeiten unterzubringen sind, indem beispielsweise, wie Fig. 1 zeigt, eine ein- zelne Glühkerze 8 für beide Brennräume vorgesehen oder jedem Brennraum eine besondere Glühkerze 9 zugeordnet wird.
Self-igniting internal combustion engine The invention relates to a self-igniting internal combustion engine with two at least approximately spherical combustion chambers in the cylinder head, onto the inner wall of which the fuel is tangentially sprayed by a common injection nozzle and released by a vortex of air directed in the same direction.
It is known that in internal combustion engines with a spherical combustion chamber a very quiet combustion process, a soot-free exhaust and considerable insensitivity to fuels of various types are achieved.
A prerequisite for achieving these beneficial effects, however, is a short fuel jet length until it hits the combustion chamber wall and a strong air turbulence in the combustion chamber, which in the case of spherical combustion chambers in the piston by shielding the inlet valves or a corresponding inlet channel and, if arranged in the cylinder cover, by special training of the connecting channel between the main combustion chamber and the spherical combustion chamber is achieved.
Furthermore, the fuel jet is to be introduced into the rotating air as tangentially as possible and the aim is to achieve as wide a distribution of the fuel as possible on the combustion chamber surface.
As the cylinder diameter increases and a spherical combustion chamber is used, these requirements can only be met with great difficulty, since the fuel jet length is too great and the expansion of the fuel film on the combustion chamber wall is limited. It has therefore already been proposed to arrange two nozzles instead of a fuel nozzle and to design the combustion chamber in such a way that these two nozzles with a short jet length enable a large fuel film expansion.
However, such a measure can only be implemented with great difficulty, as can the arrangement of several separate combustion chambers with their own nozzles, since it is hardly possible to arrange two or more fuel nozzles in the cylinder cover, except for very large cylinder dimensions. In a further known embodiment, the combustion chamber consists of two spherical vortex chambers arranged next to one another in the cylinder head.
The fuel is injected tangentially into the same through a common injection nozzle located in the connecting channel. Due to the one-sided arrangement of the connecting channel between the chambers and the cylinder, a vortex is created in only one chamber, while the chamber initially lying in the cylinder is partially even flowed through by the combustion air in countercurrent to the injected fuel, so that an orderly vortex formation occurs is not possible in both rooms. As a result of this lack of air turbulence, however, the intended low-noise combustion cannot be achieved with such an arrangement.
According to the invention, these deficiencies are avoided in that the air supply duct or ducts connecting the cylinder to the combustion chambers are introduced into the space between the two balls and the fuel nozzle is arranged and designed in such a way that the exiting fuel jets on the combustion chamber wall surface adjacent to the nozzle in the same way Direction as the incoming air hit tangentially. The inventive measures can, for.
For example, with a cylinder that is twice as large, the same jet length and a fuel film expansion of the same size relative to the combustion chamber surface can be achieved as for an internal combustion engine with a smaller cylinder diameter. The two combustion chambers do not have to be of a purely spherical design, rather it is important in the training according to the invention to achieve a good air vortex and good fuel distribution on the wall of the combustion chamber.
An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. 1 and 2 show a cross section through an internal combustion engine cover with the combustion chamber according to the invention, FIG. 3 shows a section along line III-III of FIG. 1. In the cylinder cover 1 of an internal combustion engine, two spherical chambers 2 and 2 'are arranged side by side and through a narrow channel 3 connected mitein other.
In the connecting channel 3, an injection nozzle 4 is arranged, which has two or three nozzle bores assigned to the two combustion chambers. The air supply duct 5 from the main combustion chamber opens into the connecting duct 3 from below. This is arranged symmetrically to the spherical combustion chambers so that the inflowing air is evenly distributed over both rooms and creates eddies through the tangential inflow.
As can be seen from FIG. 2, the air inflow channel 5 can also be divided into two channels 7 by a water-cooled web 6 so that the nozzle is shielded from direct contact with the inflowing air.
According to Fig. 3, the air supply duct 5 opens into the main combustion chamber at the smallest possible angle a to the piston head, so that the mixture exiting from the chamber can hit the piston head as flat as possible to avoid excessive heating there. In the example of FIG. 3, the angle a is less than 45.
At the same time, when it exits, the fuel-air jet is distributed in such a way that all of the air still present in the main combustion chamber is drawn in as evenly as possible above the piston for complete combustion.
This effect can still be improved by widening it towards the mouth cross-section. Another advantage of the described arrangement of the combustion chambers in the cylinder cover is that self-igniting fuses or glow plugs can be accommodated without difficulty to facilitate the start, for example by providing a single glow plug 8 for both combustion chambers or a special one for each combustion chamber, as shown in FIG Glow plug 9 is assigned.