DE3017399A1 - INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH MAIN COMBUSTION CHAMBERS CONNECTED TO AT LEAST ONE SHOT CHANNEL WITH A SUB-COMBUSTION COMBUSTION CHAMBER - Google Patents

INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH MAIN COMBUSTION CHAMBERS CONNECTED TO AT LEAST ONE SHOT CHANNEL WITH A SUB-COMBUSTION COMBUSTION CHAMBER

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Description

6 O 1 ·*\ 4 *■ ftj.6 O 1 * \ 4 * ■ ftj.

11 w 4. 1980 Bö/Ba11 w 4. 1980 Bo / Ba

ROBERT BOSCH GMBH. 7000 STUTTGART 1ROBERT BOSCH GMBH. 7000 STUTTGART 1

Brennkraftmaschine mit Hauptbrennräumen, die über wenigstens einen Schußkanal jeweils mit einem Nebenbrennraum verbunden'sind Internal combustion engine with main combustion chambers which are each connected to a secondary combustion chamber via at least one firing channel

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Brennkraftmaschine gemäß der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer solchen bekannten Einrichtung (DE-OS 27 51 156) kann es vorkommen, daß in dem unteren Teillastbereich der Wärmeanfall in der Nebenbrennkammer nicht groß genug ist, die Wände trotz Vorhandenseins eines Wärmerohres auf die optimale Betriebstemperatur zu bringen. Insbesondere kann, wenn die Brennkraftmaschine nach dem Start nur im unteren Teillastbereich betrieben wird, .die Aufheizung der Wände der Nebenkammer nur langsam erfolgen. Dies gilt insbesondere auch für den Bereich der Nebenkammer, der intensiv von dem eingespritzten Kraftstoff beaufschlagt wird und eine Verdampfung des eingespritzten Kraftstoffs bewirken soll.The invention is based on an internal combustion engine according to the preamble of the main claim. In such a known device (DE-OS 27 51 156) it can happen that in the lower partial load range of heat accumulation in the secondary combustion chamber is not large enough, the walls despite the presence of one Bring the heat pipe to the optimal operating temperature. In particular, if the internal combustion engine after starting is only operated in the lower partial load range, .the heating the walls of the secondary chamber take place only slowly. This also applies in particular to the area of the secondary chamber, which is intensive is acted upon by the injected fuel and is intended to cause the injected fuel to evaporate.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß schnell undThe inventive arrangement with the characterizing features of the main claim has the advantage that quickly and

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.auch während des Starts und Im unteren Teillastbereich der Teil der Nebenbrennraumwände schnell erwärmt wird, der vom eingespritzten Kraftstoff beaufschlagt ist. Durch Gewährleistung gleichmäßiger, optimaler Wandtemperaturen in der Nebenbrennkammer in allen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine ist es möglich, das Verdichtungsverhältnis bei luftverdichtenden Brennkraftmaschinen herabzusetzen.,, wodurch, ein Kraft stoff minderverbrauch erzielbar ist. ! . Even during start-up and in the lower partial load range, that part of the secondary combustion chamber walls that is exposed to the injected fuel is quickly heated. By ensuring uniform, optimal wall temperatures in the secondary combustion chamber in all operating areas of the internal combustion engine, it is possible to reduce the compression ratio in air-compressing internal combustion engines. ,, whereby a fuel lower consumption can be achieved. !

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptan— spruch· angegebenen Lösung möglich.The measures listed in the subclaims are advantageous developments and improvements of the main claim claim · specified solution possible.

Zeichnung .Drawing.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Nebenbrennraums und Fig. 2 die Draufsicht auf eine Ausgestaltungsform eines auf die Wandoberfläche des Nebenbrennraums aufsetzbaren Keramikkörpers. ,An embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail in the following description. 1 shows a first exemplary embodiment of a secondary combustion chamber and FIG. 2 shows the plan view of an embodiment of the wall surface of the secondary combustion chamber attachable ceramic body. ,

Beschreibung der Erfindung ^Description of the invention ^

Das Ausführungsbeispiel zeigt einen Teilschnitt durch eine Hubkolbenbrennkraftmaschine. Gezeigt ist ein Kolben 1, der in einem von einem Zylinderkopf 2 stirnseitig verschlossenen Zylinder 3 einen Hauptbrennraum k einschließt. Mit dem Hauptbrennraum 4 · ist über einen Schußkanal 5 ein Nebenbrennraum 6 verbunden. Dieser ist im Zylinderkopf angeordnet und weist Wände 7 auf, die an durch Kühlräume 9 der Brennkraftmaschine geführtes Kühlmedium angrenzt.The embodiment shows a partial section through a reciprocating internal combustion engine. A piston 1 is shown which encloses a main combustion chamber k in a cylinder 3 closed at the end by a cylinder head 2. A secondary combustion chamber 6 is connected to the main combustion chamber 4 via a firing channel 5. This is arranged in the cylinder head and has walls 7 which adjoin the cooling medium guided through cooling spaces 9 of the internal combustion engine.

An dem dem Eintritt des Schußkanals 5 gegenüberliegenden Ende ist; in dem. Nebenbrannraum 6" ein Kraftstoff einspritzventil 11 , · -' /'· angeordnet, dessen Einspritzstrahl oder Einspritzstrahlen etwaAt the end opposite the entry of the firing channel 5; by doing. Secondary combustion chamber 6 "a fuel injection valve 11, · - '/' · arranged, the injection jet or injection jets about

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•tangential auf den schußkanalseitigen Teil des im wesentlichen kugeligen Nebenbrennraums gerichtet sind. Dieser Wandteil 10 befindet sich an einem tassenförmigen Einsatz 12, der etwa die hauptbrenriraumseitige Hälfte des Volumens des Nebenbrennraums umfaßt und im Boden den tangential einmündenden Schußkanal 5 aufweist. In der Wand des tassenförmigen Einsatzes 12 ist ein Wärmerohr 13 angeordnet, dessen eine Wand als temperaturgeregelte Brennraumwand 14 und Begrenzungswand zum Nebenbrennraum sehr dünnwandig ausgeführt ist und dessen andere Begrenzungswände 15 in wärmeleitendem Kontakt mit den gekühlten Wänden -7 stehen. Das Wärmerohr ist in üblicher Weise so aufgebaut, daß an seinen Wänden eine kapillare Struktur vorgesehen ist, die als Einlage oder auch als poröse oder geriffelte Ausgestaltung der Wand selbst ausgebildet sein kann, wobei zumindest die Kapillaren dieser Struktur mit einem bei einer vorgesehenen Temperatur verdampfbaren Medium gefüllt sind, wie Lithium und Natrium. Die Verdampfungstemperatur der Füllung bestimmt den Einsatzpunkt des Wärmerohrs als ein dem Abtransport aus dem Nebenbrennraum dienendes Medium. Solange das Wärmerohr noch kalt ist, hat es eine isolierende Wirkung und verhindert den Wärmeabfluß von den Wänden des Nebenbrennraums.• tangential to the firing channel-side part of the essentially spherical secondary combustion chamber are directed. This wall part 10 is located on a cup-shaped insert 12, which is about the main combustion chamber side half of the volume of the secondary combustion chamber comprises and has the tangentially opening firing channel 5 in the ground. In the wall of the cup-shaped insert 12 is a Heat pipe 13 arranged, one wall of which as a temperature-controlled combustion chamber wall 14 and boundary wall to the secondary combustion chamber very Is made thin-walled and the other boundary walls 15 are in thermally conductive contact with the cooled walls -7. The heat pipe is constructed in the usual way that a capillary structure is provided on its walls as an insert or can also be designed as a porous or corrugated configuration of the wall itself, at least the capillaries of this Structure with a vaporizable at a designated temperature Medium filled, such as lithium and sodium. The evaporation temperature of the filling determines the point of use of the heat pipe as a medium serving for removal from the secondary combustion chamber. As long as the heat pipe is still cold, it has an insulating effect and prevents heat from flowing away from the walls of the secondary combustion chamber.

Weiterhin ist auf dem Wandteil, der vom eingespritzten Kraftstoff beaufschlagt wird, ein dünnwandiger, der Oberfläche dieses Wandteils 10 angepaßter Keramikkörper 17 aufgesetzt, der in Fig. in der Draufsicht gezeigt ist. Der Keramikkörper hat in etwa die Form einer Schaufel und weist auf seiner ins Innere des Nebenbrennraums 6 weisenden Oberfläche einen meanderförmigen ver- laufenden Heizleiter 18 auf. Zur Halterung des Keramikkörpers 17 hat der Einsatz 12 an seinem oberen Rand eine Ausnehmung 19» in die ein vom oberen Rand des. Keramikkörpers 17 abgehender Fortsatz 20 eingepaßt ist. Durch diesen sind die Anschlüsse 21 und 22 des Heizleiters nach außen geführt, wo sie mit einer Stromquelle verbunden sind. Der Heizleiter 18 kann dabei in vorteilhafter Weise aus katalytisch wirksamen Matrial bestehen und eine Widerstandscharakteristik von PTC-Widerstandsmaterial aufweisen. Auf diese Weise läßt sich einfach eine gewünschte Oberflächen-Furthermore, on the wall part, which is acted upon by the injected fuel, a thin-walled, the surface of this Wall part 10 fitted ceramic body 17, which is shown in Fig. In plan view. The ceramic body has roughly the Shape of a blade and has a meandering course on its surface facing into the interior of the secondary combustion chamber 6 Heating conductor 18 on. For holding the ceramic body 17 the insert 12 has a recess 19 "in at its upper edge which an extending from the upper edge of the. Ceramic body 17 extension 20 is fitted. Through this are the connections 21 and 22 of the heating conductor to the outside, where they are connected to a power source. The heating conductor 18 can be advantageous Way of catalytically active material and a resistance characteristic of PTC resistor material. In this way, a desired surface finish can be easily

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temperatur des Keramikkörpers einhalten. Die Beheizung des Keramikkörper kann aber auch über eine Regeleinrichtung 2*1 gesteuert werden. Dabei können Betriebsparameter berücksichtigt werden, die einen Einfluß auf den Wärmeanfall in den Nebenbrennraum 6 haben·. Dazu gehören Steuerwerte wie Drehzahl, die Kraftstoffeinspritzmenge bzw. die Last oder die Temperatur ·' der angesaugten Frischluft.Maintain the temperature of the ceramic body. The heating of the Ceramic body can also be controlled via a control device 2 * 1 being controlled. In doing so, operating parameters can be taken into account that have an influence on the amount of heat in the secondary combustion chamber 6 have. This includes control values such as speed, the Fuel injection quantity or the load or the temperature ' the fresh air drawn in.

Dadurch, daß der üblicherweise .zur Bildung eines Nebenb.rennraums vorgesehene Einsatz 12 mit einem Wärmerohr versehen wird, sind die Brennraumwände 10, die von den Kraftstoffstrahlen des Einspritzventils beaufschlagt werden, temperaturgeregelt. Beim Kaltstart dient dabei das Wärmerohr 13 als Isolierung der temperaturgeregelten Brennraumwand gegenüber den gekühlten Wänden 7. Deshalb, kann sich die sehr dünne Begrenzungswand schnell aufheizen und die Temperatur erreichen, bei der der eingespritzte Kraftstoff optimal verdampfen kann, ohne daß eine Zerstörung der Oberfläche durch Wärme oder ein Verkokken des Kraftstoffs auftreten kann. Die überhitzung wird durch die besonders gute Leitfähigkeit des Wärmeröhrs verhindert. Das Wärmerohr spricht ferner sehr schnell auf Temperaturänderungen an. Mit dem zusätzlich aufgesetzten Keramikkörper ist es weiterhin möglich, sehr schnell nach dem Start der Brennkraftmaschine und im unteren Teillastgebiet der Brennkraftmaschine bereits die optimale Wandtemperatur zu erreichen, so daß in nahezu allen Betriebsbereichen eine optimale Br efinraumwandt emperatur eingehalten werden kann. Damit ist es ferner möglich, daß das Verdichtungsverhältnis, insbesondere bei luftverdichtenden Brennkraftmaschinen z. B. von £' = 22-24 auf £ - 16-18 abgesenkt werden kann. · Damit ist weiterhin eine Minderung des Kraftstoffverbrauchs erzielbar.Because the insert 12, which is usually provided to form an auxiliary combustion chamber, is provided with a heat pipe, the combustion chamber walls 10, which are acted upon by the fuel jets of the injection valve, are temperature-controlled. During a cold start, the heat pipe 13 serves to isolate the temperature-controlled combustion chamber wall from the cooled walls 7. Therefore, the very thin boundary wall can heat up quickly and reach the temperature at which the injected fuel can optimally evaporate without the surface being destroyed by heat or coking of the fuel can occur. Overheating is prevented by the particularly good conductivity of the heat pipe. The heat pipe also responds very quickly to changes in temperature. With the additional ceramic body it is also possible to reach the optimal wall temperature very quickly after starting the internal combustion engine and in the lower partial load range of the internal combustion engine, so that an optimal temperature of the wall of the internal combustion chamber can be maintained in almost all operating areas. This also makes it possible that the compression ratio, especially in air-compressing internal combustion engines z. B. can be lowered from £ ' = 22-24 to £ - 16-18. · In this way, a reduction in fuel consumption can still be achieved.

U0Ö46/0 2$ 4U0Ö46 / 0 2 $ 4

R. 5? 7SR. 5? 7 p

ll.il.198O Bö/Ball.il.198O Bö / Ba

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Brennkraftmaschine mit Hauptbrennräumen3 die über wenigstens einen Schufikanal jeweils mit einem Nebenbrennraum verbunden sind Internal combustion engine with main combustion chambers 3 which are each connected to a secondary combustion chamber via at least one safety channel

Zusammenfassungsummary

Es wird eine Brennkraftmaschine vorgeschlagen, die einen Nebenbrennraum aufweist, dessen Wände, insbesondere die mit Kraftstoff beaufschlagten Wände mit Hilfe eines Wärmerohrs temperaturgeregelt sind. Zur schnelleren und besseren Aufheizung der Brennraumwände beim Start und im Warmlaufbereich während niedriger Teillast ist zusätzlich im kraftstoffbeaufschlagten Teil der temperaturgeregelten Wände ein Keramikkörper aufgelegt, der elektrisch beheizbar -ist.An internal combustion engine is proposed which has a secondary combustion chamber, the walls of which, in particular those with Fueled walls with the help of a heat pipe are temperature controlled. For faster and better heating of the combustion chamber walls during start-up and in the warm-up area during low part load, a ceramic body is also placed in the fuel-loaded part of the temperature-controlled walls, which can be heated electrically.

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Claims (6)

κ. 6279κ. 6279 11.4.1980 Bö/Ba11.4.1980 Bö / Ba ROBERT BOSCH GMBH5 7000 STUTTGART 1ROBERT BOSCH GMBH 5 7000 STUTTGART 1 AnsprücheExpectations \lj Brennkraftmaschine mit Hauptbrennräumen, die über wenigstens einen Schußkanal mit jeweils einem Nebenbrennraum verbunden sind, in dem ein Kraftstoffeinspritzventil angeordnet ist und in dessen Wand wenigstens im Bereich der Beaufschlagung mit dem vom Kraftstoffeinspritzventil abgegebenen Kraftstoff ein Wärmerohr angeordnet ist, das' zwischen der Wandoberfläche dieses Wandteils und gekühlten Teilen der Brennkraftmaschine liegt, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Beaufschlagung mit eingespritztem Kraftstoff auf der Wandoberfläche (10) des Nebenbrennraums ein dünnwandiger, der Wandoberfläche (10) angepaßter Keramikkörper (17) aufgesetzt ist, der eine elektrische Heizeinrichtung (18) aufweist. \ lj Internal combustion engine with main combustion chambers, which are each connected via at least one firing channel to a secondary combustion chamber in which a fuel injection valve is arranged and in the wall of which a heat pipe is arranged at least in the area where the fuel emitted by the fuel injection valve is applied, which is arranged between the wall surface of this Wall part and cooled parts of the internal combustion engine, characterized in that a thin-walled ceramic body (17) adapted to the wall surface (10) is placed on the wall surface (10) of the secondary combustion chamber in the area where the injected fuel is applied and which has an electrical heating device (18). having. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung aus einem meanderförmig auf die Oberfläche2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the heating device consists of a meander shape on the surface aufgebrachten Heizleiter (18) besteht.applied heating conductor (18). 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter zusätzlich katalytisch aktiv ist.3. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that that the heating conductor is also catalytically active. 4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter aus PTC-Widerstandsmaterial besteht.4. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that that the heating conductor is made of PTC resistance material. 5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 oder. J>, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleistung der Heizeinrichtung in Abhängigkeit von Betriebsparameter steuerbar ist, die Einfluß auf den Wärmeanfall im Nebenbrennraum (6) haben, wie ■ Drehzahl, Kraftstoffeinspritzmenge oder Ansauglufttemperatur.5. Internal combustion engine according to one of claims 2 or. J>, characterized in that the heating output of the heating device can be controlled as a function of operating parameters which have an influence on the heat accumulation in the secondary combustion chamber (6), such as speed, fuel injection quantity or intake air temperature. 6. Brennkraftmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenbrennraum' C6) haupt- , brennraumseitig durch einen in den Zylinderkopf (2) der Brennkraftmaschine einsetzbarer Einsatz (12) gebildet wird, in dessen Wänden ein Wärmerohr (13) angeordnet ist und der auf der Innenseite zum Teil mit dem Keramikkörper (17) belegt ist.6. Internal combustion engine according to one of the preceding claims 2-4, characterized in that the secondary combustion chamber 'C6) main, is formed on the combustion chamber side by an insert (12) which can be inserted into the cylinder head (2) of the internal combustion engine, in the walls of which a heat pipe (13) is arranged and on the inside is partially covered with the ceramic body (17).
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