DE1251577B

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Info

Publication number: DE1251577B
Application number: DENDAT1251577D
Authority: DE
Original assignee: Daimler-Benz Aktiengesellschaft, Stuttgart-Untertürkheim
Publication date: 1967-10-05

Description

Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit einer vom Zylinderraum abgesetzten, über einen längeren überströmkanal mit dem Zylinderraum in Verbindung stehenden Zündkammer, in die während des Betriebes eine praktisch über den ganzen Drehzahlbereich der Maschine gleichbleibende und zum Zünden durch eine Zündkerze ausreichende Leerlaufmenge Kraftstoff eingespritzt wird, während der Kolben durch den Luft- oder Gemischeinlaßkanal eine nicht durch ein Drosselglied geregelte Luftmenge ansaugt, der je nach der vorliegenden Drehzahl oder Belastung eine entsprechende Menge Kraftstoff zugeführt und das Kraftstoff-Luft-Gemisch durch den aus der Zündkammer austretenden Zündstrahl gezündet wird.Internal combustion engine The invention relates to an internal combustion engine with a separate from the cylinder chamber, over a longer overflow channel with the Cylinder chamber communicating ignition chamber, in which a during operation Practically constant over the entire speed range of the machine and for ignition a sufficient idle amount of fuel is injected by a spark plug while the piston through the air or mixture inlet channel and not through a throttle member Sucks in regulated air volume, depending on the current speed or load a corresponding amount of fuel is supplied and the fuel-air mixture through the pilot jet emerging from the ignition chamber is ignited.

Bei einer bekannten derartigen Brennkraftmaschine wird der Brennraum durch den oberen Zylinderteil und die jeweils ebenen Böden des Zylinderkopfes bzw. des Kolbens begrenzt. Das in diesen Brennraum eingebrachte Kraftstoff-Luft-Gemisch wird beim Ansaughub verwirbelt ohne daß demselben eine besondere Strömungsrichtung erteilt wird.In a known internal combustion engine of this type, the combustion chamber through the upper part of the cylinder and the flat bottoms of the cylinder head or of the piston limited. The fuel-air mixture introduced into this combustion chamber is swirled during the intake stroke without the same a special flow direction is granted.

Bei einer anderen Ausführung besteht der Brennraum im wesentlichen aus einer teilweise außerhalb des Zylinderumfanges angeordneten Tasche, in die das Gemisch beim Verdichtungshub durch einen Kolben mit flachem Boden gequetscht und dabei stark verwirbelt wird.In another embodiment, the combustion chamber essentially exists from a pocket partially outside the cylinder circumference into which the Mixture squeezed by a flat-bottomed piston on the compression stroke and is strongly swirled.

Es ist die Aufgabe der Erfindung die Verbrennung durch eine geordnete Strömung im Brennraum zu verbessern und dadurch den Kraftstoffverbrauch besonders im Teillastgebiet zu senken. Dies geschieht erfindungsgemäß durch einen im Arbeitskolben vorgesehenen, an sich bekannten napfförmigen, zylindrischen Brennraum, an sich bekannte am Lufteinlaß vorgesehene Mittel zur Erzeugung eines um die Zylinderachse kreisenden Luft- oder Gemischwirbels und eine solche Anordnung und Ausrichtung des Überströmkanals, daß dieser bei innerer Kolbentotlage in den Brennraum in der Nähe von dessen Wand einmündet. Dadurch trifft der Zündstrahl bei der Erfindung, im Gegensatz zu den obenerwähnten Anordnungen, gerade die fette Zone des im Brennraum rotierenden Gemischwirbels, so daß sich eine vollständige Verbrennung der Kraftstoffteilchen ergibt.It is the object of the invention to burn through an orderly To improve the flow in the combustion chamber and thereby fuel consumption in particular lower in the partial load area. According to the invention, this is done by means of an in the working piston provided, known per se cup-shaped, cylindrical combustion chamber, known per se means provided at the air inlet for generating a rotating about the cylinder axis Air or mixture vortex and such an arrangement and alignment of the overflow duct, that this with internal piston dead position in the combustion chamber near its wall joins. As a result, the pilot jet hits in the invention, in contrast to the above-mentioned arrangements, especially the rich zone of the mixture vortex rotating in the combustion chamber, so that there is complete combustion of the fuel particles.

Es ist zwar schon eine Brennkraftmaschine bekannt mit einer ventilgesteuerten Zündkammer, die durch einen C)berströmkanal mit einem Brennraum verbunden ist, der von unten durch einen muldenförmigen Kolbenboden begrenzt ist. Mittel zur Bildung eines Wirbels im Brennraum sind dabei nicht vorgesehen. Außerdem soll die Verbrennung- im Gegensatz zu der Erfindung von der Mitte des Brennraumes ausgehen.An internal combustion engine with a valve-controlled one is already known Ignition chamber, which is connected to a combustion chamber by a C) overflow channel, the is limited from below by a trough-shaped piston head. Means of education a vortex in the combustion chamber are not provided. In addition, the combustion In contrast to the invention, proceed from the center of the combustion chamber.

Es ist weiter eine Brennkraftmaschine mit einem Kolben bekannt, dessen Boden eine rotationskörperförmige Brennraummulde aufweist und bei der am Lufteinlaß Maßnahmen getroffen sind, um einen um die Zylinderachse kreisenden Wirbel zu erzeugen. Dieser Brennraumteil geht mit einer Öffnung großen Querschnittes in einen weiteren exzentrisch zur Zylinderachse angeordneten Brennraumteil im Zylinderkopf über, der einen zusätzlichen Einlaß für ein außerhalb des Zylinderkopfes aufbereitetes fettes Brennstoffgemisch aufweist, dem durch die Gestalt der Brennraumwand eine kreisende Bewegung mit einer senkrecht zur Zylinderachse stehenden Drehachse erteilt wird. Die Mulde im Kolbenboden ist dabei so flach gehalten, daß ein Teil der im ersten Brennraumteil kreisenden Luft in den zweiten Brennraumteil übertritt, von dem aus die Verbrennung durch eine Zündung eingeleitet wird. Im Gegensatz dazu kann sich in der napfförmigen Mulde des erfindungsgemäßen ungeteilten Brennraumes ein einziger ungestörter Wirbel ausbilden, in den aus einem mit einer besonderen Zündkammer verbundenen Überströmkanal ein Zündstrahl gerichtet ist. Neben dem wesentlich einfacheren Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung läßt sich mit dieser die Strömun@@ im Brennraum und damit der Verbrennun#isablauf besser beherrschen.It is also known an internal combustion engine with a piston, the Bottom has a rotational body-shaped combustion bowl and at the air inlet Measures are taken to generate a vortex rotating around the cylinder axis. This part of the combustion chamber goes into another with an opening with a large cross section eccentric to the cylinder axis arranged combustion chamber part in the cylinder head, the an additional inlet for a fat treated outside of the cylinder head Has fuel mixture, which by the shape of the combustion chamber wall a circular Movement is issued with an axis of rotation perpendicular to the cylinder axis. The recess in the piston head is kept so flat that part of the in the first Part of the combustion chamber circulating air passes into the second part of the combustion chamber, from which the combustion is initiated by an ignition. In contrast, can a single one in the cup-shaped trough of the undivided combustion chamber according to the invention Form undisturbed eddies, in the one connected to a special ignition chamber Overflow channel a pilot jet is directed. In addition to the much simpler structure the arrangement according to the invention can be used with this the flow in the combustion chamber and thus control the combustion process better.

Weitere Merkmale der Erfindume sind in der Beschreibung an"e,-,eben.Further features of the invention are in the description at "e, -, even.

Die Zeichnunu zeigt als .-@usführun@,sbcisniel der Erfindung einen Querschnitt durch die Zündkammer und den Brennraum eines 'Viertaktottomotor;.The drawing shows as .- @ usführun @, sbcisniel of the invention Cross-section through the ignition chamber and the combustion chamber of a 'four-stroke petrol engine.

Mit 1 ist der Zylinderkopf, mit ? der Zylinder, rnit 3 der in diesem gleitende Kolben bezcicllnet. Dieser weist eine zylindrische Brennraummulde 4 auf. Der Durchmesser des Kolbens entspricht etwa dem 1,5fachen des Brennraumdurchmessers. Ober dem Brennraum. und zwar in der Nähe seiner Wand, liegt die Mündung 5 einer im Zylinder angeordncten Zünd- karnmer 6. Diese liegt mit ihrem lJberströmkanal 8 wiederum in einem besonderen Zündkammereinsatz 7. Cberströmkanal und Zündkammer haben einen zylin- drisclien Querschnitt. Die Ziii-idkraftstoffcinsp-itz- dUse 9, die Zündkammer 6 und deren Cberström- kanal 8 haben eine gemeinschaftliche Achse, die mit dem Zylindcrkopfboden nach außen zti cinemWinkel von etwa 60, einschließt. Etwa in der Mitte der Zündkammcrlän`c liegcr: au: dcrcn Außens°ite die Pole 1.0 einer im iibrigen waagerecht angeordneten Zündkerze. Die \\'irkuitgsweisc de=s Erlindtingsgegenstandes ist folgende: Der Zündkarnmerinhalt ist so klein bemes- sen, da13 eine für den Leerlauf bestimmte Einspritz- mence Kraftstotl gerade ausreicht. um darin ein zündfähiges Gemisch entstehen zti lassen, das durch die Zündkerze 10 gezündet wird. Dieses Kraftstoff- Luft-Verhältnis wird für alle Drehzahlen und Be- lastum,e;n der Maschine beibehalten. Dagegen wird der in ungedrosselter Menge ein- tretenden und als Wirbel um die Zylinderachse in dem Brennraum 4 kreisenden Luft je nach Drehzahl und Belastung der :Maschine eine "rößere oder klei- nere Menge Kraftstoff zu#-7esetzt. Dies kann durch einen Vergaser oder durch Einspritzen geschehen. Das Gemisch wird durch den aus dem Oberström- kanal 8 austretenden Zündstrahl entzündet, wobei die mit austretenden Gase mit dem restlichen Kraft- stoff verbrennen. Dabei trifft, wie der Abbildung ent- nommen werden kann, der Zündstrahl auf den äuße- ren, kraftstoffreicheren Anteil 11 des im Brennraum kreisenden Gemischwirbels. Man kann diesem Wirbel noch eine gewisse Füh- rung dadurch geben, daß man vom Boden der Brenn- raummulde 4 einen Zentralkegel aufragen läßt und den oberen Rand im Bereich des Kolbenbodens ohne Erzeugung einer Drosselwirkung um einen geringen Betrag einschnürt. Der Wirbel wird entweder durch einen Ablenkschirm am Einlaßventil oder durch Ab- lenkflächen an der Einlaßventilöffnung unmittelbar über dem Ventilteller oder durch einen spiralig ver- laufenden Luft- oder Gemischeinlaßkanal erzeugt. Bevorzugt ist eine Cberströmkanalanordnung, derart, daß der Zündstrahl von dem im Brennraum kreisen- den Luftwirbel quer angeströmt wird. Man kann die Anordnung auch so treffen, daß der Zündstrahl in Drehrichtung des \@'irbels oder der Wirbelbewegung ent"egengericlitet ist. Schließlich kann man den Züitdkammercitlsatz 7 an seiner Einmündung 5 in den Zvlinderrauin abschließen und den Boden mit mehreren U'berströmüffnungen versehen, durch welche cinzclnc Zündstrahlen in xcrscltiedenen Rich- ttirt@_en itustretcn können. Die oben beschriebene und d@ir,estellte Erfindung eriliiiglicht sehr hoch bis ; -- 1? zu verdichten und die Maschine auch mit einem wenn, zündwilligen 13retinstotT z11 he:irciben. With 1 is the cylinder head, with? the cylinder, with 3 denotes the piston sliding in it. This has a cylindrical combustion bowl 4 . Of the The diameter of the piston corresponds approximately to this 1.5 times the combustion chamber diameter. Above the Combustion chamber. close to its wall the mouth 5 of an ignition system arranged in the cylinder Chamber 6. This lies with its overflow channel 8 again in a special ignition chamber insert 7. The overflow channel and ignition chamber have a cylindrical three-sided cross-section. The Ziii-idfuelinsp-itz- nozzle 9, the ignition chamber 6 and its overflow channel 8 have a common axis, which with the bottom of the cylinder head outwards at an angle of about 60, includes. Around the middle of the The ignition chamber is located on the outside Pole 1.0 one in the rest of the horizontally arranged Spark plug. The \\ 'irkuitgsweisc de = s subject of learning is the following: The content of the ignition chamber is so small- that an injection engine intended for idling mence Kraftstotl is just enough. to get into it ignitable mixture arise zti that through the spark plug 10 is ignited. This fuel Air ratio is determined for all speeds and loads lastu m , e; n of the machine. In contrast, the unrestricted amount is stepping and as a vortex around the cylinder axis in the combustion chamber 4 circulating air depending on the speed and load on: Machine a "larger or smaller Add less fuel to # -7. This can be done by a carburetor or by injection. The mixture is released from the upper flow channel 8 exiting pilot jet ignited, whereby the escaping gases with the remaining power burn fabric. As shown in the illustration can be assumed, the pilot jet on the outer ren, more fuel-rich portion 11 of the in the combustion chamber circling mixture vortex. You can still feel a certain amount of by moving from the bottom of the burner Raummulde 4 can rise up a central cone and the upper edge in the area of the piston crown without Generation of a throttling effect by a small amount Constricts amount. The vortex will go through either a deflecting screen on the inlet valve or by means of steering surfaces on the inlet valve opening directly above the valve disc or through a spiral running air or mixture inlet duct generated. An overflow channel arrangement is preferred such that that the pilot jet is circling in the combustion chamber the air vortex is flowed across. You can Arrange also so that the pilot jet in Direction of rotation of the vortex or the vortex movement is ent "egengericlitet. After all, you can Züitdkammercitlsatz 7 at its junction 5 in lock the Zvlinderrauin and cover the floor with several overflow openings provided through which cinzclnc ignition beams in xcrscltiedenen ttirt @ _en itustretcn can. The invention described above and d @ ir, established eriliiiglicht very high to; -- 1? to condense and the machine also with an if, will ignite 13retinstotT z11 he: irciben.

Claims

Patent claims:

I. E3rcnnkraftmaschinc with a cylinder via an I; in_, eren Cberström- N; tnal with tic cylinder room in connection stcacndcn ZElrldkanlille @ r. in the

drive a practically over the whole, n speed Regarding the machine the same cndc and to the Ignition by a: Spark plug with sufficient empty running fuel is injected while: nd the piston through the air or GLilllse; lle'Inlal3- Lrnal a 111c111 elttr-ch a kross: @@ lied `@erc; @elte LtrftmcnLc looks at the j: after @ I @ r @orli @@@ cncl @ n Drchzaltl or Bclasttiii`, e: 111. cntslir: citenele `` lenge Krafistotl filled up and the Kr; tl'tstolF- Air mixture through the out of the ignition chamber escaping pilot jet is ignited. dtircli @ indicates a working piston provided, known cup conveying mi , -, en, cylindrical combustion chamber (4) ,; t11 1- `c- knew about the Luftcittlaß before: these means of zeugu ii , a u111 circling the cylinder axis Air or mixture vortex and one such:: \ n- order and alignment of the overflow channel, that this with inner = r Kolbentotl: i, e in de = n The combustion chamber close to its wall flows out. ?. Internal combustion engine according to claim 1. characterized by their training as a four-stroke machine with a compression of up to z- = 12. 3. Internal combustion engine according to claims l and 2, characterized in that the ignition chamber (6) in a known manner in one special insert (7) is arranged. 4. Internal combustion engine according to claims 1 up to 3, characterized in that channel (8), ignition chamber (6) and ignition force injector (9) on a common Axis lie with the cylinder head base encloses an angle of 60 = '. 5. Internal combustion engine according to claims 1 to -1, characterized in that the ignition candle (10) is arranged such that its poles about the middle length of the ignition chimney.: r (6) come to rest on the outside. 6. Internal combustion engine according to claims 1 to 5, characterized in that the for the Combustion in the combustion chamber certain air share its fuel share in per se known Way either through a carburetor or through Injection is supplied. 7. Internal combustion engine according to claims 1 to 6, characterized by an inherently knew about the floor of the combustion chamber the central cone. B. internal combustion engine according to claims 1 to 7, @, e denoted by a known per se slight constriction of the combustion chamber wall in area of the piston crown. 9. Brake engine according to claims I. to 8, characterized by such in itself known arrangement of the overflow channel (8), that the pilot beam is transverse to that in the combustion chamber circling vortex is flowed against. 10. Internal combustion engine according to claims l to 8, gckennzeiclinot by c: nc such; r11 sielt known arrangement, overflow channel (8) _ dal3 the pilot jet in the direction of flow; ics in the firing: around the circling vortex in the Brcnnr; ttim; an- occurs. I 1. Brennkraftm: acltinc according to: \ nshrüchcn f to 8, `; ckcnnzcicltn: t by one: such to: i known: \ nordnun, des hcr <flow channel l81. elal., the ignition @ trah;

of the vortex circling in the combustion chamber enters the combustion chamber. 12. Internal combustion engine according to claims 1 to 11, characterized in that the 1Jberströmkanal (8) is closed in a manner known per se by a bottom provided with individual openings which allows several individual ignition jets to pass in different directions into the combustion chamber (4). Considered publications: German Patent Nos. 697 366, 1022 051, 1023 630; Swiss Patent No. 175 433; British Patent No. 639,634; U.S. Patent No. 2184,357; Motortechnische Zeitschrift, 1963, issue 10, pp. 339 to 348.