DE1226823B - Self-igniting internal combustion engine with air purging of the combustion chamber - Google Patents
Self-igniting internal combustion engine with air purging of the combustion chamberInfo
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Description
Selbstzündende Einspritzbrennkraftmaschine mit Spülung des Brennraumes durch Luft Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstzündende Einspritzbrennkraftinaschine mit Spülung des Brennraumes durch Luft, bei der eine Teilmenge des je Arbeitszyklus in den Zylinder eingebrachten Gesamtkraftstoffs in einen mit dem Brennraum durch eine öffnung ständig in Verbindung stehenden Nebenraum eingespritzt wird und die Einspritzung des übrigen Kraftstoffs gegen Ende des Verdichtungshubes erfolgt.Self-igniting internal combustion engine with air flushing of the combustion chamber The invention relates to a self-igniting internal combustion engine with air flushing of the combustion chamber, in which a portion of the total fuel introduced into the cylinder per working cycle is injected into an adjoining chamber that is constantly connected to the combustion chamber through an opening and the remaining fuel is injected towards the end of the compression stroke.
Die Spülung des Brennrauines durch Luft bei selbstzündenden Maschinen geschieht dadurch, daß Luft unter einem höheren als dem atmosphärischen Druck in den Zylinder eingeführt wird. Die Aussp& lung der Auspuffgase des vorhergehenden Taktes hält so lange an, wie die Einlaß- und Auslaßöffnungen gleichzeitig geöffnet bleiben.The rinsing of the furnace with air in self-igniting machines happens because air is at a higher than atmospheric pressure in the cylinder is inserted. The flushing out of the exhaust gases of the previous one The cycle lasts as long as the inlet and outlet ports are open at the same time stay.
Es ist bekannt, die Einspritzung der gesamten Kraftstoffmenge in die Rückstandsgase vorzunehmen. Die Einführung des Kraftstoffs erfolgt vor Beginn des Verdichtungshubes in den mit heißen Abgasen gefüllten Zylinderraum. Der Brennstoff wird hierbei verdampft und chemisch zersetzt. Anschließend erfolgt die getrennte Einführung der Ladeluft. Die Einspritzung des Kraftstoffes kann hierbei in eine vom Arbeitszylinderraum abschließbare Vorkammer erfolgen. Außerdem ist ein zusätzliches Ventil für die abschließbare Vorkammer notwendig. Bei dieser Arbeitsweise findet jedoch ein starkes Ansteigen des Drucke-s ira Augenblick der Entzündung des Gemisches statt. Gewünscht wird jedoch ein allmählicher Druckanstieg durch Verringerung der Zündverzögerung.It is known to inject the entire amount of fuel into the Make residual gases. The introduction of the fuel takes place before the start of the Compression stroke in the cylinder space filled with hot exhaust gases. The fuel is evaporated and chemically decomposed. Then the separated Introduction of charge air. The injection of the fuel can here in a an antechamber which can be locked from the working cylinder space. There is also an additional Valve required for the lockable antechamber. In this way of working but a sharp rise in pressure at the moment the mixture ignites instead of. What is desired, however, is a gradual increase in pressure by reducing the Ignition delay.
Es ist weiterhin bekannt, die Gesamtkraftstoffmenge in zwei Einspritzungen in den Zylinderraum einzubringen. Die erste Einspritzung erfolgt vor oder bei Beginn des Verdichtungshubes, während die zweite Einspritzung in der zweiten Hälfte des Verdichtungshubes vorgenommen wird. Hierbei kann jedoch keine Verdampfung und chemische Zersetzung des Kraftstoffes eintreten, da schon die erste Einspritzung in Gegenwart einer wesentlichen Menge Luft durchgeführt wird.It is also known to introduce the total amount of fuel into the cylinder chamber in two injections. The first injection takes place before or at the beginning of the compression stroke, while the second injection takes place in the second half of the compression stroke. In this case , however, no evaporation or chemical decomposition of the fuel can occur, since the first injection is carried out in the presence of a substantial amount of air.
Bei einer anderen Brennkraftmaschine wird ein Teil des Kraftstoffes in einen Nebenraum eingespritzt und die restliche Kraftstoffmenge in den eigentlichen Brennraum. Beide Einspritzungen finden während des Verdichtungshubes etwa zur gleichen Zeit statt, damit die Mischung von Luft und eingespritztem Kraftstoff in dem Brennraum möglichst innig ist. Der Nebenraum mündet etwa tangential in den Brennraum, so daß bei der Zündung des Kraftstoffes eine möglichst starke Turbulenz in dem Brennraum entsteht. Bei -einer selbstzündenden Einspritzbrennkr aftmaschine der eingangs genannten Art soll erreicht werden, daß ein Teil des Kraftstoffes in Kontakt mit den heißen Rückstandsgasen kommt, ohne daß hierbei Luft higzutritt, so daß eine gute Verdampfung sowie chemische Krack-Reaktionen stattfinden können. Der restliche Anteil des Kraftstoffes soll dann anschließend wie üblich eingeführt werden, wenn sich Luft im Verbrennungsraum befindet.In another internal combustion engine, some of the fuel is used injected into an adjoining room and the remaining amount of fuel in the actual Combustion chamber. Both injections occur roughly at the same time during the compression stroke Time instead of allowing the mixture of air and injected fuel in the combustion chamber is as intimate as possible. The adjoining chamber opens approximately tangentially into the combustion chamber, so that the greatest possible turbulence in the combustion chamber when the fuel is ignited arises. In the case of a self-igniting internal combustion engine of the type mentioned at the beginning Kind is to be achieved that part of the fuel comes into contact with the hot Residual gases come in without air admitting, so that good evaporation occurs as well as chemical cracking reactions can take place. The rest of the fuel should then be introduced as usual when there is air in the combustion chamber is located.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Einspritzung der Teilmenge, die 50 % der Gesamtkraftstoffmenge nicht übersteigt, gegen Ende des Auspuffhubes oder während der ersten Hälfte des Ansaughubes in die im Nebenraum verbliebenen, vor der Spülluft geschützten Rückstandsgase erfolgt. Vorzugsweise wird auch die zweite Teilmenge durch die gleiche Einspritzdüse in den Nebenraum eingespritzt.According to the invention, this is achieved in that the partial quantity that does not exceed 50 % of the total fuel quantity is injected towards the end of the exhaust stroke or during the first half of the intake stroke into the residue gases that remain in the adjoining room and are protected from the scavenging air. The second partial quantity is preferably also injected into the adjoining space through the same injection nozzle.
Die Verwendung eines derartigen Verfahrens gestattet es, den Lauf des Motors durch Verzögerung des Druckanstiegs und durch eine wesentliche Verringerung des Zündverzuges geschmeidiger zu machen. Außerdem erreicht man eine Geräuschverminderung und eine Verringerung des CO-Gehaltes der Abgase sowie eine Steigerung der Leistung infolge einer besseren Verbrennung. Die erste Einspritzung des Kraftstoffes, die höchstens 50 ()/o der Gesamtmenge an Kraftstoff ausmacht, wird in diesen Nebenraum bewirkt, wobei zwischen dem eingespritzten Kraftstoff und den warmen Rückstandsgasen, die einen geringen Sauerstoffgehalt und eine hohe Temperatur haben, chemische Krack-Reaktionen stattfinden, die von Oxydations-Reaktionen begleitet werden können, welche sich entwickeln,- solange die Mischung nicht durch Luft abgekühlt wird.The use of such a method allows the engine to run more smoothly by delaying the rise in pressure and by significantly reducing the ignition delay. In addition, a reduction in noise and a reduction in the CO content of the exhaust gases as well as an increase in performance due to better combustion is achieved. The first injection of fuel, which does not exceed 50 () / o of the total amount of fuel, is carried out in this side space, with chemical cracking reactions taking place between the injected fuel and the warm residual gases, which have a low oxygen content and a high temperature which can be accompanied by oxidation reactions which develop - as long as the mixture is not cooled by air.
Die zweite oder Haupteinspritzung wird, obwohl sie in den gleichen Raum erfolgen kann, vorzugsweise in den Brennraum gegeben.The second or main injection is made, although they are in the same Space can be done, preferably given in the combustion chamber.
Der Anteil an Kraftstoff für die erste Einspritzung kann gering sein. Die Anwendung der erlIndungsgemäßen doppelten Einspritzung ist unter allen Um- ständen vorteilhafter als das herkömmliche Verfahren einü -##i#en Einspritzung, selbst wenn der Anteil des Kraftstoffs für die erste Emispritzung sehr gering ist. Der günstigste Anteil ist besonders von der Art des verwendeten Kraftstoffs abhängig, sowie von der Form und der Größe des Nebenraumes.The proportion of fuel for the first injection can be small. The application of the erlIndungsgemäßen double injection is under all circumstances more advantageous than the conventional method einü - ## i # s injection, even if the proportion of the fuel for the first Emispritzung is very low. The most favorable proportion is particularly dependent on the type of fuel used, as well as on the shape and size of the adjoining room.
, Der Nebenraum ist so angeordnet, daß sich dieöffnung desselben nach dem Brennraum, an einer Stelle des letztgenafinten befindet, die soweit wie möglich von den Einlaß- und Auslaßöffnungen entfernt ist und wo der durch die Ausspülung der Rückstandsgase erzeugte Wirbel so schwach wie möglich ist. Außerdem ist ein mittlerer Durchmesser der Öffnung zwischen den beiden Räumen gewählt, so daß einerseits die Ausspülungswirkung im Nrbenraum gering ist, was eine Öffnung von kleinem Durchmesser erfordert, und andererseits die Motorleistung so hoch wie möglich ist, was eine Öffnung von großem Durchmesser erfordert. Jedoch muß auf jeden Fall das Verhältnis des Durchmessers der Öffnung zum Durchmesser des Nebenraums in.einer zur Längsachse der Öffnung im wesentlichen senkrechten Ebene geringer als 0,5 sein. Vorzugsweise liegt dieses Verhältnis zwischen 0,20 und 0,25. , The secondary chamber is arranged so that the opening is of the same is of letztgenafinten to the combustion chamber at a location which is as far as possible away from the inlet and outlet ports and where the vortex generated by the washing out of the residual gases is so weak as possible. In addition, an average diameter of the opening between the two spaces is chosen so that on the one hand the flushing effect in the space is low, which requires an opening of small diameter, and on the other hand the engine power is as high as possible, which requires an opening of large diameter. However, the ratio of the diameter of the opening to the diameter of the adjacent space in a plane essentially perpendicular to the longitudinal axis of the opening must be less than 0.5 . This ratio is preferably between 0.20 and 0.25.
.. Z-«ei'b#sonder-e Arten der Ausführungsform sind in den Zeichnungen dargestellt. .. Z- «ei'b # special types of embodiment are shown in the drawings.
F i g. 1 zeigt im Schnitt einen Zylinder mit im wesentlichen sphärischem, im oberen Teil des Kolbens ängebrachtem Nebenraum bei einer für Viertaktmotoren geeigneten Anordnung; F i g. 2 zeigt im Schnitt einen Zylinder mit ini Zylinärkopf vorgesehenem Nebenraum, wobei die Anordnung sowohl für Viertakt- als auch für Zweitaktmotoren geeignet ist.F i g. 1 shows in section a cylinder with a substantially spherical adjoining space placed in the upper part of the piston in an arrangement suitable for four-stroke engines; F i g. 2 shows in section a cylinder with an adjoining space provided in a cylindrical head, the arrangement being suitable for both four-stroke and two-stroke engines.
# In F i g. 1 ist der Nebenra um 1, der von der Auss pülüiig ausgenommen bleibt, in dem Kopf des Kolbens 2 - angebracht, der sich im Zylinder 3 bewegt. Die einzige ' Einspritzdüse 4 ist diesem Nebertrauin gegenüber angebracht, während Luft unter Druck durch die Leitung 5, die durch das Einlaßventil 6 geöffnet wird, herangeführt wird. Das in dem Brennraum 10 zurückbleibende verbrannte Gas und die Spülluft werden durch die Auslaßleitung 7, die durch Ventil 8 geöffnet wird, abgeführt.# In Fig. 1 is the Nebenra to 1, which remains excluded pülüiig from the sowing, in the head of the piston 2 - mounted, which moves in the cylinder. 3 The only ' injection nozzle 4 is placed opposite this Nebertrauin, while air under pressure through the line 5, which is opened by the inlet valve 6 , is supplied. The burnt gas remaining in the combustion chamber 10 and the scavenging air are discharged through the outlet line 7, which is opened by valve 8 .
F i g. 2, in der eine andere Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist, unterscheidet sich von F i g. 1 durch die Anordnung des nicht von der Ausspülung betroffenen Nebenraumes, der hier im Zylinderkopf des Motors angebracht ist, wobei die Bezugszeichen die gleiche Bedeutung haben wie in F i g. 1. F i g. FIG. 2, which shows another embodiment of the method according to the invention, differs from FIG. 1 by the arrangement of the side room not affected by the flushing, which is attached here in the cylinder head of the engine, the reference numerals having the same meaning as in FIG. 1.
Der Betrieb im Falle eines Viertaktmotors ist folgend,er: Gegen Ende des Auspuffhubes des Kolbens, während dem die noch im Zylinder vorhandenen verbrannten Gase des vorhergehenden Zyklus durch die Leitung 7 getrieben werden, während das Ventil 8 geöffnet ist, öffnetsich das Einlaßventil 6 und läßt komprimierte Luft durch Leitung 5 in den Brennraum i0 eindringen, von wo sie die verbrannten Rückstandsgase in die Leitung 7 treibt, solange das Ventil 8 geöffnet ist. Sobald sich dieses Ventil schließt, hört die Ausspülwirkung auf. Luft dringt im Verlaufe des Abwärtshubs des Kolbens weiterhin in den Zylinder ein und füllt diesen nach und nach.The operation in the case of a four-stroke engine is as follows: Towards the end of the exhaust stroke of the piston, during which the combusted gases still present in the cylinder from the previous cycle are forced through the line 7 , while the valve 8 is open, the inlet valve 6 opens and leaves Compressed air penetrate through line 5 into the combustion chamber i0, from where it drives the burned residue gases into the line 7 as long as the valve 8 is open. As soon as this valve closes, the flushing effect stops. Air continues to enter the cylinder during the downward stroke of the piston and gradually fills it.
Dagegen ist in dem Nebenraum 1 die Wirkung der Spülung durch Luft sehr viel geringer als in dem Brennraum 10, so daß die Verbrennungs-Rückstandsgase, die sich darin befinden, ihre Oxydationskraft und/oder Krackfähigkeit gegenüber dem in diesen Raum vor oder nach der Ausspülung oder sogar während derselben eingespritzten flüssigen Kraftstoff bewahren.In contrast, in the adjoining room 1, the effect of the purging by air is very much less than in the combustion chamber 10, so that the combustion residue gases that are in it, their oxidizing power and / or cracking ability compared to that in this space before or after purging or even during the same preserve injected liquid fuel.
Wenn man daher eine erste Einspritzung von llüssigem Kraftstoff in den Nebenraum 1 durchführt, z. B. in der Nähe des oberen Auspuff-Totpunktes, unterliegt dieser Kraftstoff bei dem Kontakt mit Verbrennungs-Rückstandsgasen chemischen Veränderungen, wodurch die mit der doppelten Einspritzung verbundenen Vorteile im Vergleich zu der herkömmlichen einzigen Einspritzung erzielt werden können, und zwar: schnellere Entzündung du Hauptkraftstoff-Iadung; regelmäßigere Verbrennung; ru gerer Gang des Motors; die Möglichkeit, Betriebsstoff mit niedrigem, Cetangehalt, wie z. B. gewöhnliches Benzin, zu verwenden.Therefore, if you carry out a first injection of liquid fuel into the side chamber 1 , z. B. in the vicinity of the top exhaust dead center, this fuel is subject to chemical changes on contact with combustion residue gases, whereby the advantages associated with double injection can be achieved compared to the conventional single injection, namely: faster ignition of the main fuel -Charging; more regular combustion; lower engine speed; the possibility of operating fluids with a low cetane content, such as B. ordinary gasoline to use.
Entsprechend der mehr oder weniger großen Ausspülwirkung auf den Nebenzaum, die, wie bereits vorher angegeben, besonders von der Form, den Abmessungen und der Anordnung dieses Nebenraumes abhängt, kann der günstigste Moment für die erste Ein' spritzung mehr oder weniger weit vor dem Auspuff-Totpunkt gewählt werden. Sie sollte jedoch stets erfolgen, bevor der Kolben, im Falle eines Viertaktmotors, die Hälfte seines Ansaughubs erreicht hat.According to the more or less great rinsing effect on the side bridle, which, as already indicated, especially from the shape, the dimensions and the Depends on the arrangement of this adjoining room, the most favorable moment for the first a ' injection can be selected more or less far before the exhaust dead center. she should however, always done before the piston, in the case of a four-stroke engine, half reached its intake stroke.
Die erfindungsgemäße Einspritzung ist auch auf Zweitaktmotoren anwendbar, doch wird in diesem Falle empfohlen, die erste Einspritzung in den Neben-raum, der von der Ausspülung nicht betroffen ist, gegen Ende der Auspuffperiode oder am Anfang der Einlaßperiode vorzunehmen, z. B. zwischen 1900 und 16011 vor dem oberen Kompressions-Totpunkt.The injection according to the invention can also be applied to two-stroke engines, but in this case it is recommended that the first injection be carried out in the adjoining room, which is not affected by the flushing, towards the end of the exhaust period or at the beginning of the intake period, e.g. B. between 1900 and 16011 before the top compression dead center.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1226823X | 1959-09-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1226823B true DE1226823B (en) | 1966-10-13 |
Family
ID=9677435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEJ18709A Pending DE1226823B (en) | 1959-09-15 | 1960-09-13 | Self-igniting internal combustion engine with air purging of the combustion chamber |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1226823B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR2716495A1 (en) * | 1994-02-22 | 1995-08-25 | Peugeot | Direct fuel injection for diesel engine |
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- 1960-09-13 DE DEJ18709A patent/DE1226823B/en active Pending
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