DE1240699B

DE1240699B - Air-compressing internal combustion engine with injection of the liquid fuel into a combustion chamber separated from the working space of the machine

Info

Publication number: DE1240699B
Application number: DEM45128A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing H C Siegfried Me Dr-Ing
Original assignee: ZWEIGNIEDERLASSUNG NUERNBERG; MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: ZWEIGNIEDERLASSUNG NUERNBERG; MAN AG
Priority date: 1960-04-27
Filing date: 1960-04-27
Publication date: 1967-05-18
Also published as: GB969232A

Description

Luftverdichtende Verbrennungskraftmaschine mit Einspritzung des flüssigen Kraftstoffes in eine vom Arbeitsraum der Maschine abgesetzte Brennkammer Die Erfindung bezieht sich auf eine luftverdichtende Verbrennungskraftmaschine mit Einspritzung des flüssigen Kraftstoffes in eine vom Arbeitsraum der Maschine abgesetzte Brennkammer, die gegen Ende der Verdichtung zwischen 40 und 100 1/ß der Verbrennungsluft aufnimmt und die mit dem Arbeitsraum der Maschine durch einen oder mehrere in sie tangential einmündende, in der Brennkammer einen geordneten Luftwirbel erzeugende übertrittskanäle verbunden ist. Dabei wird der flüssige Kraftstoff tangential zum Luftwirbel in Richtung der Luftbewegung eingespritzt.Air-compressing internal combustion engine with liquid injection Fuel into a combustion chamber separated from the working space of the machine. The invention relates to an air-compressing internal combustion engine with injection of the liquid fuel in a combustion chamber separated from the working area of the machine, which takes up between 40 and 100 1 / ß of the combustion air towards the end of compression and those with the working space of the machine through one or more tangential into it opening transfer channels in the combustion chamber that generate an orderly air vortex connected is. The liquid fuel is tangential to the air vortex in the direction injected into the air movement.

Die vom Arbeitsraum abgesetzte Brennkammer kann hier beispielsweise nach Art einer rotationskörperförmigen kugeligen Wälzkammer, gegebenenfalls auch mit flachen Endflächen oder auch als ein polygoner Hohlkörper ausgebildet sein. Infolge der tangentialen Einmündung des übertrittskanals vom Arbeitsraum in die Brennkammer entsteht in dieser eine heftige Drehbewegung der Luft. Dieser Luftwirbel hat eine starke zentrifugierende Wirkung zur Folge, die ähnlich wie in einer Zentrifuge zu einer selbständigen Scheidung von schwereren und leichteren Anteilen der Gasmassen führt. Wird beispielsweise in eine solche wirbelnde Luftbewegung ein Brennstofftröpfchen eingespritzt, so hat dieses Tröpfchen zunächst die Tendenz, von seiner Bal?n abzuweichen und unter dem Einfluß der Drehbewegung nach außen, d. h. gegen die Brennkammerwand zu fliegen, denn es besitzt eine wesentlich größere Massendichte als die rotierende Luft. Verdampft nun dieses Tröpfchen und entzündet sich die entstehende Kraftstoffwolke, dann erhöht sich deren Temperatur, und ihre Massendichte wird kleiner als die der umgebenden Luft. Damit ist im Zentrifugalfeld zwangsweise der Weg nach innen, d. h. nach der Rotationsachse des Luftwirbelkernes gegeben. Damit ergibt sich in einer Brennkammer, die ein derartiges Wirbel- bzw. Zentrifugalfeld aufweist, eine zwangsweise Schichtung der Ladung, indem außen an der Peripherie des Luftwirbels im wesentlichen die noch nicht durch eine Verbrennung erwärmte Luft bzw. die schwereren Kraftstoffteilchen sich ansammeln, während die spezifisch leichteren Bestandteile, also die brennenden Teilchen oder stark erhitzten Gasteile, auf die Rotationsachse des Luftwirbelkernes hingetrieben werden.The combustion chamber, which is separated from the work space, can here, for example in the manner of a spherical rolling chamber in the shape of a rotational body, possibly also be designed with flat end faces or as a polygonal hollow body. As a result of the tangential confluence of the transfer channel from the working area into the In this combustion chamber, a violent rotating movement of the air is created. This vortex of air has a strong centrifuging effect, similar to a centrifuge to an independent separation of heavier and lighter parts of the gas masses leads. For example, in such a swirling air movement, a fuel droplet becomes injected, this droplet initially has the tendency to deviate from its balance and under the influence of the rotary movement outwards, d. H. against the combustion chamber wall to fly, because it has a much greater mass density than the rotating one Air. If this droplet now evaporates and the resulting fuel cloud ignites, then their temperature rises and their mass density becomes smaller than that of the surrounding air. Thus, in the centrifugal field, the path inward is compulsory, i. H. given according to the axis of rotation of the air vortex core. This results in a Combustion chamber, which has such a vortex or centrifugal field, a compulsory Stratification of the charge by placing essentially outside on the periphery of the air vortex the air that has not yet been heated by combustion or the heavier fuel particles accumulate while the specifically lighter components, i.e. the burning ones Particles or strongly heated gas parts on the axis of rotation of the air vortex core to be driven there.

Die verbrannten bzw. nur teilweise verbrannten heißen Gasteile können aber aus dem Bereich des Luftwirbelkernes, der bekanntlich eine tote Zone darstellt, nicht abströmen, da ja der üblicherweise angeordnete - einzige - übertrittskanal an der Peripherie der Brennkammer in diese einmündet. Die oftmals nur halb verbrannten Anteile, die sich im Bereich des Luftwirbelkernes befinden, kommen auf diese Art während des Expansionsvorganges erst sehr spät aus der Brennkammer heraus und können sich demgemäß mit dem im Hauptbrennraum (Arbeitsraum) der Maschine noch vorhandenen Luftsauerstoff zur restlosen Verbrennung erst zu spät vermischen.The burned or only partially burned hot gas parts can but from the area of the air vortex core, which is known to be a dead zone, do not flow off, since the usually arranged - only - transfer channel opens into this at the periphery of the combustion chamber. Often only half burned Parts that are in the area of the air vortex core come in this way out of the combustion chamber very late during the expansion process and can accordingly with that which is still present in the main combustion chamber (working chamber) of the machine Mix atmospheric oxygen too late for complete combustion.

Aufgabe der Erfindung ist es, dafür zu sorgen, daß die genannten, noch nicht vollständig verbrannten heißen Gasteile rechtzeitig aus dem Bereich des Luftwirbelkernes in den Arbeitsraum der Maschine gelangen.The object of the invention is to ensure that the mentioned, hot gas parts that have not yet been completely burned out of the area of the Air vortex core get into the working area of the machine.

Erfindungsgemäß sind bei der Verbrennungskraftmaschine der eingangs beschriebenen Bauart in an sich bekannter Weise unabhängig von den übertrittskanälen noch ein oder mehrere von der Brennkammer zum Arbeitsraum der Maschine führende Nebenkanäle vorgesehen, die im Bereich der Rotationsachse des Luftwirbelkernes in die Brennkammer einmünden.According to the invention, the internal combustion engine is the initially described design in a manner known per se, regardless of the transfer channels one or more leading from the combustion chamber to the working area of the machine Side channels are provided, which in the area of the axis of rotation of the air vortex core open into the combustion chamber.

Außerdem muß dafür gesorgt werden, daß die durch diese Nebenkanäle in die Brennkammer miteinströmende Kompressionsluft den eigentlichen Luftwirbel in der Brennkammer hinsichtlich seiner Aufgabe, die Gemischbildung mit zu ermöglichen, nicht wesentlich stören darf. Aus diesem Grund ist, wie an sich bekannt, der Gesamtquerschnitt der Nebenkanäle kleiner als der des tangential in die Brennkammer einmündenden übertrittskanals; er steht vorzugsweise im Verhältnis 1 : 1,5.In addition, it must be ensured that the through these secondary channels Compression air flowing into the combustion chamber creates the actual air vortex in the combustion chamber with regard to its task of enabling mixture formation, must not interfere significantly. For this reason, as is known per se, the total cross-section is the secondary channels smaller than that of the transfer channel opening tangentially into the combustion chamber; it is preferably in the ratio 1: 1.5.

Was die Anwendung der Erfindung bei den verschiedenen Arten von Verbrennungskraftmaschinen anbelangt, kommt beispielsweise eine Hubkolben- Brennkraftmaschine in Frage, die eine im Kolben angeordnete, nach Art eines Rotationskörpers ausgebildete Brennkammer aufweist. Hier sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, wie an sich bekannt, am Maschinenkolben ein oder mehrere vom Zylinderraum der Maschine her in die Brennkammer einmündende übertrittskanäle vorgesehen, die um eine mit der Zylinderlängsachse zusammenfallende Durchmesserachse der Brennkammer längs am Umfang eines zu dieser Achse senkrecht verlaufenden maximalen Kreises um diese Achse angeordnet sind, auf welchem Kreisumfang die Kanäle in die Brennkammerwandung jeweils unter einem flachen Anschneidwinkel derart tangential einmünden, daß durch sie beim Kompressionshub ein um die Rotationsachse der Brennkammer kreisender Luftwirbel erzeugt wird. Dabei weist die Brennkammer außerdem eine zum Zylinder führende, als Nebenkanal für den Luftwirbelkern vorgesehene Öffnung mit kreisförmigem Querschnitt auf, deren Rotationsachse mindestens angenähert mit der Rotationsachse des Luftwirbelkernes zusammenfällt. Der eine oder beide übertrittskanäle bilden gleichzeitig die Durchtrittsöffnung für den Kraftstoffstrahl. Erfindungsgemäß kann aber auch eine nur für den Kraftstoffstrahldurchtritt geeignete Bohrung unabhängig von den Luftkanälen angeordnet werden. Es ist somit die bei solchen Kolbenbrennräumen bisher für den gesamten Luft- bzw. Gasdurchtritt vorgesehene halsartige Öffnung in ihrem Querschnitt derart verkleinert, daß sie lediglich die Aufgabe zu erfüllen braucht, einen Nebenkanal zwischen dem Luftwirbelkern und dem Arbeitsraum der Maschine zu bilden. Die übertrittskanäle können hierbei gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung, in Richtung der Luftströmung gesehen, entweder geradlinig oder bogen- bzw. spiralartig verlaufen, was an sich bekannt ist. Bei spiralartigem Verlauf ist es angebracht, am Kolben eine besondere Durchtrittsöffnung für den Kraftstoffstrahl anzuordnen.As for the application of the invention to the various types of internal combustion engines is concerned, for example, a reciprocating piston Internal combustion engine in question, the one arranged in the piston, designed in the manner of a rotary body Has combustion chamber. Here are according to a further feature of the invention, as on known, one or more of the cylinder space of the machine on the machine piston transfer channels opening into the combustion chamber are provided, which around a with the longitudinal axis of the cylinder coinciding with the diameter axis of the combustion chamber along the Circumference of a maximum circle running perpendicular to this axis around this axis are arranged on which circumference the channels in the combustion chamber wall each open tangentially at a flat angle of incision in such a way that through them at Compression stroke an air vortex circling around the axis of rotation of the combustion chamber is produced. The combustion chamber also has a leading to the cylinder, as Adjacent channel for the air vortex core provided opening with a circular cross-section whose axis of rotation is at least approximately the same as the axis of rotation of the air vortex core coincides. One or both transfer channels simultaneously form the passage opening for the fuel jet. According to the invention, however, one can only be used for the passage of the fuel jet suitable bore can be arranged independently of the air ducts. So it is previously for the entire air or gas passage in such piston combustion chambers provided neck-like opening reduced in cross section so that they only needs to fulfill the task of a secondary channel between the air vortex core and the working area of the machine. The transfer channels can here according to a further feature of the invention, seen in the direction of the air flow, run either in a straight line or arcuate or spiral-like, which is known per se is. In the case of a spiral course, it is advisable to have a special passage opening on the piston to arrange for the fuel jet.

Ein weiteres kennzeichnendes Merkmal der Erfindung besteht noch darin, daß wiederum in an sich bekannter Weise der Querschnitt der übertrittskanäle in Richtung zur Arbeitsraummündung stetig oder leicht konisch zunimmt.Another characteristic feature of the invention is that that in turn, in a manner known per se, the cross-section of the transfer channels in Direction to the working space confluence increases steadily or slightly conically.

Insoweit die erfindungsgemäßen Maßnahmen der Gasabführung aus der Luftwirbelzone der Brennkammer bei Rotationskolben-Brennkraftmaschinen angewendet werden, ist hier die Querschnittsachse jedes Nebenkanals an dessen Einmündung in den Arbeitsraum der Maschine in einer durch den Querschnittsmittelpunkt gelegten Ebene senkrecht zur Drehachse des Kolbens kürzer als in einer durch den gleichen Punkt gelegten Ebene prallel zur Kolbendrehachse.In so far, the measures according to the invention of gas removal from the Air swirl zone of the combustion chamber used in rotary piston internal combustion engines here is the cross-sectional axis of each secondary channel at its confluence with the working space of the machine in a line through the center of the cross-section Plane perpendicular to the axis of rotation of the piston shorter than in one through the same Point laid plane parallel to the axis of rotation of the piston.

Was den einschlägigen vorbekannten Stand der Technik anbelangt, wird hierzu folgendes bemerkt: Es ist eine luftverdichtende, selbstzündende Einspritzbrennkraftmaschine mit einer im Zylinderkopf angeordneten Brennkammer bekanntgeworden. Diese Brennkammer ist mit dem Arbeitszylinder der Maschine durch einen mittig angeordneten Übertrittshauptkanal und außerdem durch mehrere, am äußeren Umfang der Brennkammer vorgesehene Nebenkanäle verbunden, welch letztere tangential in die Brennkammer einmünden. Beim Kompressionshub des Kolbens wird der äußere Teil der Ladeluft im wesentlichen wirbelnd und der mittlere Teil der Ladeluft im wesentlichen wirbellos in die Brennkammer übergeschoben, wobei der flüssige Kraftstoff aus einer mittigen Mehrlochdüse teils in den wirbelnden und teils in den im wesentlichen wirbellosen Luftteil der Brennkammer gespritzt und damit verschiedenartig zerstäubt wird. Demnach stehen die bekannten Maßnahmen jedenfalls hinsichtlich ihrer Aufgabenstellung und Wirkung in einem gegenüber dem Anmeldungsgegenstand andersartigen kausalen Zusammenhang.As far as the relevant prior art is concerned, remark the following: It is an air-compressing, self-igniting internal combustion engine became known with a combustion chamber arranged in the cylinder head. This combustion chamber is connected to the working cylinder of the machine through a centrally arranged transfer main channel and also through a plurality of secondary channels provided on the outer circumference of the combustion chamber connected, which latter open tangentially into the combustion chamber. During the compression stroke of the piston, the outer part of the charge air becomes essentially swirling and the middle part Part of the charge air is pushed over into the combustion chamber essentially in an invertebrate manner, whereby the liquid fuel from a central multi-hole nozzle partly into the swirling one and partly injected into the essentially invertebrate air part of the combustion chamber and is thus atomized in various ways. Accordingly, the known measures are available at least with regard to their task and effect in one versus the other Subject of the application, a different causal relationship.

Bei einer anderen bekannten Einspritzbrennkraftmaschine mit einem im Kolben mittig angeordneten Brennraum ist dieser Brennraum zwar durch mehrere übertrittskanäle mit dem Arbeitszylinder der Maschine verbunden, jedoch ist hier im Kolbenbrennraum keine geordnete Wirbelströmung wie beim Anmeldungsgegenstand beabsichtigt, so daß damit auch nicht das Problem auftritt, nämlich aus dem Bereich eines sich nur bei einer gerichteten Luftströmung bildenden Wirbelkernes noch nicht vollständig verbrannte heiße Gasteile hinsichtlich des Verbrennungsablaufes rechtzeitig in den Arbeitszylinder der Maschine zurückströmen zu lassen. Darüber hinaus dient bei der bekannten Maschine ein erster zentrischer übertrittskanal für die Kraftstoffeinspritzung, während die anderen übertrittshilfskanäle derart auf dem Umfang des Kolbenbrennraumes verteilt sind, daß ihre geometrischen Achsen parallel zur Brennraumlängsachse bzw. tangential an Schraubenlinien um die Brennraumlängsachse verlaufen. Durch eine derartige Anordnung der übertrittskanäle soll bei der bekannten Maschine erreicht werden, daß zwischen dem Kolbenbrennraum und dem über dem Kolbenboden liegenden Verdichtungsraum des Arbeitszylinders in jeder Phase des Kolbens jeweils gleiche Druckverhältnisse vorliegen, was wiederum in keine Relation zum Anmeldungsgegenstand gesetzt werden kann.In another known injection internal combustion engine with a In the combustion chamber arranged in the center of the piston, this combustion chamber is made up of several Transfer channels connected to the working cylinder of the machine, but here is in the piston combustion chamber no orderly eddy flow as in the subject of the application intended, so that the problem does not arise either, namely from the area of a vortex core that only forms with a directed air flow completely burned hot gas parts in good time with regard to the combustion process to flow back into the working cylinder of the machine. It also serves in the known machine a first central transfer channel for the fuel injection, while the other auxiliary transfer channels are located on the circumference of the piston combustion chamber are distributed so that their geometric axes are parallel to the longitudinal axis of the combustion chamber or run tangentially on helical lines around the longitudinal axis of the combustion chamber. By such a Arrangement of the transfer channels should be achieved in the known machine, that between the piston combustion chamber and the compression chamber lying above the piston crown of the working cylinder in each phase of the piston the same pressure conditions are present, which in turn are not related to the subject of the application can.

Bei einer anderen bekannten Einspritzbrennkraftmaschine sind zwar an einem kugeligen Kolbenbrennraum zwei tangential in diesen einmündende Hilfsübertrittskanäle vorgesehen, so daß beim Kompressionshub des Kolbens im Brennraum eine gerichtete Luftströmung mit einem Wirbelkern aufgebaut wird. Da jedoch die beiden Hilfsübertrittskanäle in den Brennraum nicht im Bereich der Wirbelachse, sondern in Umfangsrichtung der Luftdrehung einmünden, wird beim Expansionshub des Kolbens gerade keine Rückströmung aus dem Luftwirbelkern erreicht. Demnach fehlen hier die beim Anmeldungsgegenstand zugrunde liegenden Erkenntnisse. An sich bekannt ist hier lediglich, daß der Gesamtquerschnitt der Hilfskanäle kleiner ist als der des Hauptkanals.In another known injection internal combustion engine are on a spherical piston combustion chamber, two auxiliary transfer channels opening tangentially into this provided so that during the compression stroke of the piston in the combustion chamber a directed Air flow is built up with a vortex core. However, since the two auxiliary transfer channels into the combustion chamber not in the area of the vortex axis, but in the circumferential direction of the There is no return flow during the expansion stroke of the piston reached from the air vortex core. Accordingly, they are missing here in the subject of the application underlying knowledge. What is known per se here is only that the total cross-section the auxiliary ducts is smaller than that of the main duct.

Es ist auch eine Einspritzbrennkraftmaschine mit einem im Zylinderkopf angeordneten Brennraum bekanntgeworden, in den der Kraftstoff in Richtung einer rotierenden Luftströmung eingespritzt wird. Es findet hier eine Teilverbrennung statt. Die Brenngase werden von einem ersten Verbrennungsraum aus über eine am Umfang dieses Verbrennungsraumes angeordneten Leitung, deren Mittelachse im Gegensatz zur Anordnung beim Anmeldungsgegenstand senkrecht zur Luftwirbelachse steht, in eine zweite Kammer mit Spiralquerschnitt geleitet und von dort aus mit großer Drehgeschwindigkeit in den Zylinderbrennraum geführt, um dann vollständig zu verbrennen. Der wesentliche Unterschied gegenüber der Erfindung besteht darin, daß das noch unvollständig verbrannte Kraftstoffluftgemisch zwar in Richtung der Rotationsachse des zweiten Brennraumes, jedoch in diesem Fall in eine Kammer eingeführt wird, in der sich infolge der spiraligen Ausbildung dieser Kammer erst eine Luftdrehung aufbaut. Von einer toten Wirbelzone kann daher nicht gesprochen werden, denn die Wirbelachse ist hier eine Art Druckzentrum für einen sich in diesem Bereich bildenden Wirbel.It is also an injection internal combustion engine with one in the cylinder head arranged combustion chamber became known, in which the fuel in the direction of a rotating air flow is injected. There is a partial combustion here instead of. The combustion gases are from a first combustion chamber via a circumference this combustion chamber arranged line, whose central axis in contrast to Arrangement in the subject of the application is perpendicular to the air vortex axis, in a second chamber with spiral cross-section and from there with high speed of rotation led into the cylinder combustion chamber to then burn completely. The essential one The difference to the invention is that it is still incomplete burned Fuel-air mixture in the direction of the axis of rotation of the second combustion chamber, However, in this case it is introduced into a chamber in which, as a result of the spiral Formation of this chamber only builds up an air rotation. From a dead vortex zone can therefore not be spoken, because the vertebral axis is a kind of center of pressure here for a vortex forming in this area.

Der technische Fortschritt der Erfindung besteht darin, daß bei Beginn der Expansion die Rückströmung in den Arbeitsraum der Maschine auch von der Rotationsachse des Luftwirbelkernes aus stattfinden kann. Dadurch erreichen zwangsweise die Kraftstoffteile, die noch der Sauerstoffzufuhr bedürfen, d. h. jene, die nur zum Teil verbrannt sind, noch rechtzeitig den Arbeitsraum der Maschine für ihre vollkommene Verbrennung. Dies ergibt eine rußfreie Verbrennung und damit einen guten Wirkungsgrad der Maschine.The technical progress of the invention is that at the beginning the expansion, the return flow into the working space of the machine also from the axis of rotation of the air vortex core can take place. As a result, the fuel parts inevitably reach that still require oxygen supply, d. H. those who are only partially burned, the machine's working area in time for it to be completely burned. This results in soot-free combustion and thus good machine efficiency.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand einiger Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt einer rotationskörperförmigen kugeligen Wirbelkammer, F i g. 2 die Wirbelkammer gemäß F i g. 1, von vorn in der Schnittebene A-A gesehen, F i g. einen Längsschnitt in der Ebene B-B nach F i g. 4 durch den Kolben einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer im Kolben angeordneten Brennkammer und F i g. 4 eine Draufsicht auf den Kolbenboden des in F i g. 3 dargestellten Kolbens.The invention is shown in the drawing on the basis of some exemplary embodiments shown schematically. It shows F i g. 1 shows a longitudinal section of a rotational body-shaped spherical vortex chamber, F i g. 2 the vortex chamber according to FIG. 1, from the front in the Section plane A-A seen, F i g. a longitudinal section in the plane B-B according to F i g. 4 through the piston of a reciprocating internal combustion engine with one arranged in the piston Combustion chamber and fig. 4 shows a plan view of the piston crown of the in FIG. 3 shown Piston.

In den F i g. 1 und 2 ist 1 eine rotationskörperförmige, kugelige Brennkammer, die durch einen Übertrittskanal 2 mit dem Arbeitsraum 3 einer Hubkolbenverbrennungskraftmaschine verbunden ist. Der Übertrittskanal mündet tangential in die Brennkammer 1 ein. Wenn nun die Kompressionsluft vom Arbeitsraum 3 der Maschine in die Brennkammer 1 überströmt und der flüssige Kraftstoff mittels der Düse 4 in die Brennkammer 1 eingespritzt wird, kommt infolge der tangentialen Einmündung des überströmkanals in die Brennkammer und der auf diese Art erzeugten heftigen Drehbewegung der Luft sowie infolge der sich daraus ergebenden zentrifugierenden Wirkung eine Scheidung von schwereren und leichteren Anteilen der Gasmassen sowie der Kraftstofftröpfchen zustande. Es findet eine Schichtung der Ladung statt, derart, daß sich außen an der Peripherie 5 des Wirbels im wesentlichen die noch nicht durch eine Verbrennung erwärmte Luft bzw. schwerere Kraftstoffteilchen ansammeln. Dagegen werden die spezifisch leichteren Bestandteile, d. h. die brennenden Teilchen oder stark erhitzten Gasteile auf die Rotationsachse 6 des Wirbelkernes 7 zu getrieben.In the F i g. 1 and 2, 1 is a rotational body-shaped, spherical Combustion chamber, which is connected to the working chamber 3 of a reciprocating internal combustion engine through a transfer duct 2 connected is. The transfer channel opens tangentially into the combustion chamber 1. if the compression air now flows over from the working space 3 of the machine into the combustion chamber 1 and the liquid fuel is injected into the combustion chamber 1 by means of the nozzle 4 comes as a result of the tangential confluence of the overflow channel into the combustion chamber and the violent rotation of the air produced in this way, as well as due to the the resulting centrifugal effect a divorce from heavier and lighter proportions of the gas masses as well as the fuel droplets. It finds a stratification of the charge takes place in such a way that the outside of the periphery 5 of the The vortex is essentially the air or air that has not yet been heated by combustion. accumulate heavier fuel particles. In contrast, the specifically lighter ones Components, d. H. the burning particles or strongly heated gas parts on the Axis of rotation 6 of the vertebral core 7 driven.

Im Bereich des größten Umfanges der Brennkammer 1 sind nun zwei einander gegenüberliegende Nebenkanäle 8, 9 angeordnet, die in den Arbeitsraum 3 der Maschine einmünden (F i g. 2). Die Mittelachse der beiden in die Brennkammer einmündenden Nebenkanalöffnungen fällt hier mit der Rotationsachse des durch die Anordnung des übertrittskanals 2 erzeugten Luftwirbels zusammen. Durch diese beiden Nebenkanäle können dann bei Beginn des Expansionsvorganges die im Wirbelkern 7 vorhandenen, nur zum Teil verbrannten Anteile in den Arbeitsraum 3 der Maschine zurückströmen (Pfeile 10, F i g. 2) und dort rechtzeitig während des Hauptverbrennungsvorganges mit verbrennen.In the area of the greatest circumference of the combustion chamber 1, two opposite side channels 8, 9 are now arranged, which open into the working space 3 of the machine (FIG. 2). The central axis of the two secondary channel openings opening into the combustion chamber coincides here with the axis of rotation of the air vortex generated by the arrangement of the transfer channel 2. At the beginning of the expansion process, the only partially burned components present in the vortex core 7 can then flow back through these two secondary channels into the working chamber 3 of the machine (arrows 10, FIG. 2) and burn there in good time during the main combustion process.

In F i g. 3 und 4 ist ein Längsschnitt durch den Kolben bzw. eine Draufsicht auf den Kolben 11 einer Hubkolbenverbrennungskraftmaschine dargestellt. Dieser Kolben weist eine rotationskörperförmige Brennkammer 12 auf, die durch zwei übertrittskanäle 13, 14 mit dem Arbeitsraum 15 der Maschine verbunden ist, wobei diese Kanäle in die Brennkammer derart tangential einmünden, daß durch sie beim Kompressionshub ein um die Rotationsachse der Brennkammer kreisender Wirbel 16 entsteht. Der Kraftstoffstrahl 17 der im Zylinderkopf 18 angeordneten Einspritzdüse 19 wird im Bereich der oberen Totpunktstellung des Kolbens, und zwar wenn die öffnung des Hauptkanals 13 gerade der Strahlmündung der Einspritzdüse 19 gegenüber steht, in die Brennkammer 12 eingespritzt. Die Brennkammer 12 weist außerdem eine kreisförmige Verbindungsöffnung 20 auf, die in diesem Fall als Nebenkanal für den Luftwirbelkern 21 dient. Die Achse dieses Nebenkanals fällt mit der Rotationsachse der Brennkammer zusammen. Außerdem ist der Querschnitt des Nebenkanals 20, der bisher für den gesamten Luft- bzw. Gasdurchtritt bemessen war, nunmehr derartig verkleinert, daß lediglich die erforderliche Verbindung zwischen Luftwirbelkern und Arbeitsraum der Maschine hergestellt wird, während die eigentlichen Luft- bzw. Gasdurchtrittsöffnungen jetzt die übertrittskanäle 13 und 14 sind. Daher verhält sich auch der Gesamtquerschnitt der Kanäle 13 und 14 zu dem des Nebenkanales 20 etwa wie 1,5: 1.In Fig. 3 and 4 show a longitudinal section through the piston and a plan view of the piston 11 of a reciprocating internal combustion engine. This piston has a rotational body-shaped combustion chamber 12, which is connected to the working chamber 15 of the machine by two transfer channels 13, 14, these channels opening tangentially into the combustion chamber in such a way that a vortex 16 circling around the axis of rotation of the combustion chamber arises through them during the compression stroke . The fuel jet 17 of the injection nozzle 19 arranged in the cylinder head 18 is injected into the combustion chamber 12 in the region of the top dead center position of the piston, namely when the opening of the main channel 13 is just opposite the jet orifice of the injection nozzle 19. The combustion chamber 12 also has a circular connecting opening 20, which in this case serves as a secondary channel for the air vortex core 21. The axis of this secondary channel coincides with the axis of rotation of the combustion chamber. In addition, the cross-section of the secondary channel 20, which was previously dimensioned for the entire air or gas passage, is now reduced to such an extent that only the required connection between the air vortex core and the working space of the machine is established, while the actual air or gas passage openings are now the transfer channels 13 and 14 are. Therefore, the total cross-section of the channels 13 and 14 to that of the secondary channel 20 is approximately 1.5: 1.

Die Wirkungsweise der einzelnen Kanäle gemäß den F i g. 3 und 4 ist folgende: Bei Beginn des Kompressionshubes des Kolbens 11 strömt die Luft vom Arbeitsraum 15 der Maschine zum größten Teil durch die beiden Kanäle 13 und 14 in die Brennkammer 12 über. Infolge der jeweils tangentialen Einmündung der beiden Kanäle 13 und 14 in die Brennkammer wird dort eine sich um die Rotationsachse der Brennkammer drehende Luftbewegung (Pfeil 16) erzeugt. Wenn nun der Kraftstoff gegen Ende des Kompressionshubes in die Brennkammer 12 eingespritzt wird, findet im Wirbel-bzw. Zentrifugalfeld der Luftströmung eine zwangsweise Schichtung der Ladung statt, indem sich an der Peripherie des Wirbels die noch nicht durch eine Verbrennung erwärmte Luft bzw. schwereren Kraftstoffteilchen 22 ansammeln, während die spezifisch leichteren Bestandteile, d. h. die brennenden Teilchen oder stark erhitzten Gasteile auf die Wirbelachse des Kernes 21 des Luftwirbels zu getrieben werden. Diese im Kern des Luftwirbels befindlichen Bestandteile 23 können beim Expansionshub des Kolbens 11 nunmehr ohne Verzug durch den Nebenkanal 20 in den Arbeitsraum 15 überströmen, sich also rechtzeitig mit dem im Arbeitsraum noch vorhandenen Luftsauerstoff zur restlosen Verbrennung vermischen.The mode of operation of the individual channels according to FIGS. 3 and 4 is as follows: At the beginning of the compression stroke of the piston 11, most of the air flows from the working chamber 15 of the machine through the two channels 13 and 14 into the combustion chamber 12 . As a result of the tangential confluence of the two channels 13 and 14 into the combustion chamber, an air movement (arrow 16) rotating about the axis of rotation of the combustion chamber is generated there. When the fuel is now injected into the combustion chamber 12 towards the end of the compression stroke, the vortex or Centrifugal field of the air flow, a forced stratification of the charge takes place, in that the air or heavier fuel particles 22 that have not yet been heated by combustion collect on the periphery of the vortex, while the specifically lighter components, i.e. the burning particles or strongly heated gas parts on the vortex axis of the Core 21 of the air vortex to be driven. These constituents 23 located in the core of the air vortex can now flow over without delay through the secondary channel 20 into the working space 15 during the expansion stroke of the piston 11 , so they can mix in time with the atmospheric oxygen still present in the working space for complete combustion.

Claims

Claims: 1. Air-compressing internal combustion engine with injection of the liquid fuel into a combustion chamber separated from the working space of the machine, which at the end of the compression takes up between 40 and 100% of the combustion air and communicates with the working space of the machine through one or more tangentially opening into it Combustion chamber is connected to an orderly air vortex generating transfer ducts, the liquid fuel being injected tangentially to the air vortex in the direction of the air movement, characterized in that in a known manner, independent of the transfer ducts, one or more from the combustion chamber (1) to the working space (3 ) the machine leading secondary channels (8, 9) are provided which open into the combustion chamber in the area of the axis of rotation of the air vortex core (6).

2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that, as known per se, the total cross-section of the secondary channels (8, 9) is smaller than that of the transfer channel and is approximately in the ratio 1: 1.5.

3. Internal combustion engine according to claims 1 and 2, which is designed as a reciprocating piston engine and has a combustion chamber arranged in the piston, designed in the manner of a rotary hollow body, characterized in that, as known per se, one or more of the cylinder chamber of the machine in on the machine piston the combustion chamber opening transfer channels (13, 14) are provided, which are arranged around a diameter axis of the combustion chamber coinciding with the cylinder longitudinal axis along the circumference of a maximum circle running perpendicular to this axis around this axis, on which circumference the channels into the combustion chamber wall each under a flat cutting angles open tangentially in such a way that during the compression stroke an air vortex circling around the axis of rotation of the combustion chamber is generated and that the combustion chamber also has an opening (20) with a circular cross-section a which leads to the cylinder and is provided as a secondary channel for the air vortex core whose axis of rotation coincides at least approximately with the axis of rotation of the air vortex core (F i g. 3 and 4).

4. Internal combustion engine according to claim 3, characterized in that the transfer channel (13) and / or the transfer channel (14) are provided at the same time for the passage of the fuel jet.

5. Internal combustion engine according to claim 3, characterized in that for the Fuel injection a special passage channel is arranged on the piston.

6. Internal combustion engine according to claim 3 and one of claims 4 and 5, characterized characterized in that, as is known per se, the transfer channels (13, 14), in the direction seen in the air flow, arc or spiral.

7. Internal combustion engine according to claim 3 and one of claims 4 to 6, characterized in that, as known per se, the cross-section of the transfer channels (13, 14) steadily increases slightly conically in the direction of the working space mouth (F i g. 4). B. Internal combustion engine according to claims 1 and 2, characterized by the application of the measures of gas discharge from the air swirl zone of the combustion chamber on rotary piston internal combustion engines, the cross-sectional axis of each secondary channel at its confluence with the working space of the machine in a plane laid through the cross-sectional center perpendicular to the axis of rotation of the Piston is shorter than in a plane laid through the same point parallel to the axis of rotation of the piston. Considered publications: German Patent Nos. 685 718, 736 047; Austrian patent specifications No. 118 910, 149 803; French Patent No. 857 842; British Patent Nos. 249106, 638 583, 782136.