DD147386A2

DD147386A2 - DIESEL BURNING MACHINE WITH PISTON MOUNTED BALL SPACE

Info

Publication number: DD147386A2
Application number: DD79216731A
Authority: DD
Inventors: Heinz Koethe
Original assignee: Heinz Koethe
Priority date: 1979-11-07
Filing date: 1979-11-07
Publication date: 1981-04-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dieselbrennkraftmaschine mit im Kolben angeordnetem kugelaehnlichen Brennraum mit Schnaupe und auszermittiger Einspritzduese, deren Strahl in Richtung des Luftwirbels gerichtet ist, in Ausgestaltung gemaesz der PS 101941. Erzielt werden soll hohe Belastbarkeit und guenstiger Verbrauch auch bei erhoehtem Verdichtungsverhaelnis bis etwa 20:1, das Blaurauch und Schadstoffemission bei Start und Leerlauf einschraenkt. Es wird die Aufgabe geloest, die Einstroemverhaeltnisse am Brennraum so zu aendern,dasz die Drallzahl auch bei hoher Verdichtung nivht uebermaeszig hoch wird. Erfindungsgemaesz wird hierzu in der Ebene des Kolbenbodens die Brennraumoeffnung ohnedie Schnaupenaussperung etwa gleich oder bis zu 5% kleiner als der maximale Durchmesser der Kugelkontur des Brennraumes gestaltet und eine nach dem Brennraumzentrum hin verengt ausgefuehrte Oeffnungskontur mit einer Schraege zwischen 8 Grad und 15 Grad versehen.The invention relates to a diesel engine with arranged in the piston ball-like combustion chamber with spout and eccentric Einspritzduese whose beam is directed in the direction of air vortex, in design gemaesz the PS 101941. Should be achieved high load capacity and favorable consumption even at increased Verdichtungsverhaelnis to about 20: 1 that limits blue smoke and pollutant emissions at start and idle. It is solved the task to change the Einroemverhaeltnisse the combustion chamber so that the swirl number becomes excessive even at high compression nivht. According to the invention, in the plane of the piston crown, the combustion chamber opening is designed to be approximately equal or up to 5% smaller than the maximum diameter of the spherical contour of the combustion chamber and an opening contour narrowed towards the combustion chamber center is provided with a gap between 8 degrees and 15 degrees.

Description

Titel:Title:

Dieselbrennkraftmaschine mit im Kolben angeordnetem kugelähnlichen BrennraumDiesel engine with a ball-like combustion chamber arranged in the piston

Anwendungsgebiet der Erfindung:Field of application of the invention:

Die Erfindung betrifft eine Dieselbrennkraftmaschine mit im Kolben angeordnetem kugelähnlichen Brennraum mit einer Schnaupe und außermittig angeordneter Einspritzdüse, deren Strahl in Richtung des Einlaßwirbels gerichtet ist, in der Ausgestaltung gemäß DD-P 101 94-1» wobei die Längsachse des Brennraumes gegenüber der Zylinderachse parallel entgegen der Schnaupe, jedoch die Achse der Brennraumöffnung zur Schnaupe hin versetzt ist und die Strahlprojektion in der Draufsicht auf den Brennraum mit der tangentialen Einlaufkontur, ausgehend von der Schnaupe, einen spitzen Winkel bildet. Der Brennraum ist dabei generell so bemessen, daß nahezu die gesamte Ladung in ihm verdichtet wird und durch die Einlaßöffnung am Brennraum keine Beeinträchtigung der Strömungsverhältnisse der Ladung eintritt·The invention relates to a diesel engine with arranged in the piston ball-like combustion chamber with a spout and eccentrically arranged injection nozzle, the beam is directed in the direction of the inlet vortex, in the embodiment according to DD-P 101 94-1 »wherein the longitudinal axis of the combustion chamber opposite to the cylinder axis parallel the spout, however, the axis of the combustion chamber opening is offset to the spout and forms the beam projection in the plan view of the combustion chamber with the tangential inlet contour, starting from the spout, an acute angle. The combustion chamber is generally sized so that almost the entire charge is compressed in it and does not affect the flow conditions of the charge through the inlet opening on the combustion chamber ·

Charakteristik der vorbekannten technischen Lösungen:Characteristic of the known technical solutions:

Die im vorbeschriebenen Abschnitt dargestellte Dieselbrennkraftmaschine ist durch die DD-PS 101 941 vorbekannt. Bei schnellaufenden Dieselbrennkraftmaschinen dieser Bauart mit verhältnismäßig geringem Zylindervolumen unter 600 cm brachte diese Lösung optimale Werte hinsichtlich Belastbarkeit und niedrigem Verbrauch bei Verdichtungsverhältnissen von 1:16The diesel engine shown in the above section is previously known from DD-PS 101 941. In high-speed diesel engines of this type, with a relatively low cylinder volume of less than 600 cm, this solution provided optimum values in terms of load capacity and low consumption at compression ratios of 1:16

-21*731-21 * 731

bis 1:17. - -until 1:17. - -

nachteilig erwies sich das Verhalten dieser Ausführung hinsichtlich Verbrauch und Belastbarkeit, bezogen auf eine bestimmte zulässige Abgastrübung, bei einer Erhöhung der Verdichtung wesentlich über die vorgenannten Werte hinaus bei entsprechender proportionaler Verkleinerung der Brennraumabmessungen zur Erhöhung des Prozeßtemperaturniveaus im Brennraum» Die Erhöhung der Verdichtung ist eine gängige Entwicklungsrichtung zum Mindern des Blaurauches beim Startvorgang sowie im Leerlauf und im allgemeinen zum Verringern der Aldehydemission·The behavior of this design in terms of consumption and load capacity, based on a certain allowable Abgastrübung, with an increase in the compression significantly over the above values with a corresponding proportional reduction of the combustion chamber dimensions to increase the process temperature levels in the combustion chamber proved to be disadvantageous. "The increase in compression is a common Development direction for reducing the blue smoke during the starting process and during idling and generally for reducing the aldehyde emission

Auch wurde versucht den Blaurauch beim Startvorgang und im Leerlauf durch Ausbildung des,Brennraumes mit Abreißkanten entgegenzuwirken (siehe DEAS 1 526 316) oder aber auch mit thermischer Isolierung des Brennraumes unter Verwendung von keramischen Werkstoffen zu begegnen (siehe hierzu DE-OS 1 802 483).Attempts have also been made to counteract the blue smoke during the starting process and during idling by forming the combustion chamber with tear-off edges (see DEAS 1 526 316) or also with thermal insulation of the combustion chamber using ceramic materials (see DE-OS 1 802 483). ,

Die vorgenannten Maßnahmen brachten mehr oder minder große Verminderungen des Blaurauches, hatten Aber immer Verschlechterungen der motorischen Kennwerte zur Folge.The aforementioned measures brought more or less large reductions in the blue smoke, but always resulted in deterioration of the engine characteristics.

Ziel der Erfindung:Object of the invention:

Bei den Dieselbrennkraftmaschinen der beschriebenen Gattung und dem DD-P 101 941 soll trotz erhöhtem Verdichtungsverhältnis eine hohe Belastbarkeit und ein günstiger Verbrauch erzielt werden, wobei dies insbesondere durch Beeinflussung der Einströmverhältnisse an der Brennraumöffnung erfolgen soll.In the diesel engine of the type described and the DD-P 101 941 a high load capacity and a favorable consumption is to be achieved despite increased compression ratio, this being done in particular by influencing the inflow conditions at the combustion chamber opening.

Darlegungen zum Wesen der Erfindung:Statements of the essence of the invention:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei den vorstehend bestimmten Dieselbrennkraftmaschinen auch bei erhöhter Verdichtung günstige Einströmverhältnisse, insbesondere an der Brennraumöffnung des kugelähnlichen Brennraumes zu schaffen, die eine Luftwirbeldrehzahl gewährleistet, welche optimale Gemischbildungs- und Verbrennungsverhältnisse gewährleistet. Der Brennraum soll dabei bis zu einem Gesamtverdichtungsverhältnis von 1:20 auslegbar sein.The invention has for its object to provide in the above-defined diesel internal combustion engines, even at increased compression favorable inflow, especially at the combustion chamber opening of the ball-like combustion chamber, which ensures a Luftwirbel speed, which ensures optimal Gemischbildungs- and combustion conditions. The combustion chamber should be interpretable up to a total compression ratio of 1:20.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch, gelöst, daß in der Ebene des Kolbenbodens die Brennraumöffnung ohne die Schnaupenaussparung etwa gleich oder bis zu 5% kleiner als der maximale Durchmesser der Kugelkontur des.Brennraumes ist und eine nach dem Brennraumzentrum hin verengt ausgeführte Öffnungskontur eine Schräge zwischen 8° und 15° aufweist. Vorzugsweise sollte die Achse der Brennraumöffnung einen Versatz in Richtung der Schnaupe von der Zylinderachse aufweisen, der 80% bis 100% der Größe des Versatzes der Längsachse des Brennraumes von der Zylinderachse in entgegengesetzter Richtung der Schnaupe beträgt. Mit der erfindungsgemäßen Ausführung und Lage der Brennraumöffnung wird das Verhältnis zwischen größter Brennraumöffnung und Kolbenfläche günstiger und damit auch der störende Einfluß der großen Quetschwirbelintensität auf die Drallströmung im Brennraum weitgehend ausgeschaltet· Zusätzlich wirken sich gegenüber der Brennraumausführung gemäß WP 101 941 die ausgeprägteren Durchdringungskonturen zwischen den beiden räumlichen Körpern Brennraumöffnung und Brennraumkugelkalotte vorteilhaft auf die Gemischbildung und den Verbrennungsablauf aus·According to the invention this object is achieved in that in the plane of the piston crown, the combustion chamber opening without the Schnaupenaussparung is about the same or up to 5% smaller than the maximum diameter of the ball contour des.Brennraumes and after the combustion chamber center out narrowed opening contour a slope between the 8th ° and 15 °. Preferably, the axis of the combustion chamber opening should have an offset in the direction of the spout from the cylinder axis, which is 80% to 100% of the size of the offset of the longitudinal axis of the combustion chamber from the cylinder axis in the opposite direction of the spout. With the design and position of the combustion chamber opening according to the invention, the ratio between the largest combustion chamber opening and the piston surface is more favorable and thus also the disturbing influence of the large squish intensity on the swirl flow in the combustion chamber largely eliminated. In addition, compared to the combustion chamber design according to WP 101 941, the more pronounced penetration contours between the two spatial body combustion chamber opening and Brennraumkugelkalotte advantageous to the mixture formation and the combustion process ·

Ausführungsbeispiel der Erfindung:Embodiment of the invention:

Anhand einer Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nachfolgend erläutert werden. Es zeigen:Reference to a drawing, an embodiment of the invention will be explained below. Show it:

Fig· 1 einen Schnitt durch den erfindungsgemäß ausgestalteten Brennraum gemäß Schnittlinie A-A in Fig. 21 shows a section through the inventively designed combustion chamber along section line A-A in Fig. 2nd

Fig· 2 eine Draufsicht auf den Kolbenboden mit Darstellung der Brennraumöffnung und der Projektion der kugelförmigen ,Kontur des darunterliegenden BrennraumesFIG. 2 is a plan view of the piston crown showing the combustion chamber opening and the projection of the spherical contour of the combustion chamber below

Fig. 3 eine Schnittdarstellung des Brennraumes gemäß der Schnittlinie B-B in Fig.^: 2. 3 is a sectional view of the combustion chamber according to the section line BB in Fig ^.: 2.

In Fig« 1 ist ein Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Brennraum im Kolben dargestellt· In der Ebene 1 verläuft der Kolbenboden, wobei der Brennraum 2 mit seiner Brennraumöffnung 3 in diesen mündet,, Diese Brennraumöffnung 3 ist etwaFIG. 1 shows a cross section through the combustion chamber according to the invention in the piston. In the plane 1, the piston crown extends, with the combustion chamber 2 opening into its combustion chamber opening 3. This combustion chamber opening 3 is approximately

16731 -4-16731 -4-

gleich oder bis zu 5% kleiner als der maximale Durchmesser der Kugelkontur des Brennraumes 2 und verengt sich mit einer Schräge 33 von 8° bis 15° nach dem Brennraumzentrum hin (siehe Fig· 2 und 3).equal to or up to 5% smaller than the maximum diameter of the spherical contour of the combustion chamber 2 and narrows with a slope 33 from 8 ° to 15 ° to the combustion chamber center (see Fig. 2 and 3).

Die Brennstoffeinspritzdüse - nicht direkt dargestellt - ist außermittig angeordnet, wobei der Strahl 4-1 in Richtung des Luftwirbels in einem spitzen Winkel von der von der Schnaupe 31 ausgehenden Einlaufkontur 32 verläuft· Der kugelige Teil des Brennraumes 2 weist eine Längsachse 5 auf, die gegenüber der Zylinderachse 6 mit einem Versatz a angeordnet ist. Die Achse 7 der Brennraumöffnung ist wiederum mit einem Versatz b zur Zylinderachse 6 versehen. Dieser Versatz erstreckt sich von der Zylinderachse 6 in Richtung der Brennstoffeinspritzdüse und Schnaupe 31 * während sich der Versatz a dazu entgegengesetzt von der Zylinderachse 6 erstreckt. Der Versatz a beträgt 3% bis 7% des maximalen Brennraumdurchmessers, wobei der Versatz-b in einer Größe von 80% bis 100% des Versatzes a vorteilhaft zu bemessen ist. Bei einem ausgeführten Motor mit 90 mm Zylinderdurchmesser ergab sich für den Versatz a ein Wert von 1,5 mm und für den Versatz b ein Wert von 1,3 mm· Gemessen am maximalen Brennraumdurchmesser von 33»6 mm ist die Brennraumöffnung um etwa 3 % kleiner mit einem Durchmesser von 32,5 mm ausgeführt.The fuel injection nozzle - not shown directly - is arranged eccentrically, wherein the beam 4-1 in the direction of the air vortex at an acute angle from the outgoing from the spout 31 inlet contour 32 · The spherical part of the combustion chamber 2 has a longitudinal axis 5, the opposite the cylinder axis 6 is arranged with an offset a. The axis 7 of the combustion chamber opening is in turn provided with an offset b to the cylinder axis 6. This offset extends from the cylinder axis 6 in the direction of the fuel injector and spout 31 * while the offset a to the opposite of the cylinder axis 6 extends. The offset a is 3% to 7% of the maximum combustion chamber diameter, wherein the offset b is to be sized advantageously in a size of 80% to 100% of the offset a. For a 90 mm cylinder engine, the offset a was 1.5 mm and the offset b was 1.3 mm. smaller with a diameter of 32.5 mm.

Die erfindungsgemäße Anordnung behebt eine nachteilige Drallerhöhung bei den kleineren Brennräumen für höhere Verdichtungsverhältnisse.The arrangement according to the invention eliminates a disadvantageous increase in the swirl in the smaller combustion chambers for higher compression ratios.

Claims

Invention claim:

1 · Dieselbrennkraftmasctiine arranged in the piston ball-like combustion chamber with spout and eccentrically arranged in the cylinder injection nozzle, the beam is directed towards the intake vortex, wherein the longitudinal axis of the combustion chamber with respect to the cylinder axis parallel to the spout, but the axis of the combustion chamber opening is offset to the spout and while the Strahlproöektion in plan view of the combustion chamber with the tangential inlet contour, starting from the spout forms an acute angle according to DD-P 101 941, characterized in that in the plane (1) of the piston head, the combustion chamber opening (3) without the Schnaupenaussparung is approximately equal to or up to 5% smaller than the maximum diameter of the ball contour of the combustion chamber "(2) and an opening contour which is narrowed towards the center of the combustion chamber has a bevel (33) between 8 ° and 15 °.

2. Diesel engine according to item 1, characterized by

in that the axis (7) of the combustion chamber opening (3) has an offset (b) in the direction of the spout (31) from the cylinder axis (6), which amounts to 80% to 100% of the offset (a) of the longitudinal axis (5) of the combustion chamber ( 2) of the cylinder axis (6). in the opposite direction of the spout (31) is *

To do this, 1 soap drawings