DE4236398A1 - Eddy chamber arrangement for diesel engine - involves injection nozzle and incandescent plug with accommodation hole receiving active end area of plug in groove-shaped end part - Google Patents

Eddy chamber arrangement for diesel engine - involves injection nozzle and incandescent plug with accommodation hole receiving active end area of plug in groove-shaped end part

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DE4236398A1
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Abstract

The free end (16) of the incandescent plug (13) extends into an upper chamber area (2) running with a part of its periphery in a groove-shaped end area (17) of the accommodation hole (12) open laterally to the eddy chamber (5). The axis (15) of the incandescent plug runs virtually tangentially to the eddy chamber. The end area of the plug narrows and the volume of the injection channel (18) is at most two per cent of the volume of the total eddy chamber. Between a further wall area (8) of the eddy chamber insert (3) and a connecting channel (7) an even floor wall area (9) extends with a cross-sectional width which is at least 23 percent of the dia. of the upper eddy chamber area (2). ADVANTAGE - Improves the redn. of particle emission.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wirbelkammeranordnung gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1. Wirbelkammeranordnungen dieses Auf­ baus sind aus der DE-OS 34 15 823 und im Prinzip - allerdings mit anderer Ausbildung des Einsatzes und des Verbindungskanals - aus der DE-PS 38 35 890, F02B 19/08, bekannt.The invention relates to a swirl chamber arrangement according to the Ober Concept of claim 1. Vortex chamber arrangements of this are from DE-OS 34 15 823 and in principle - but with other training of the insert and the connecting channel - from DE-PS 38 35 890, F02B 19/08, known.

Wie auch aus der letztgenannten Druckschrift hervorgeht, muß bei der Konstruktion derartiger Wirbelkammeranordnungen darauf geachtet werden, daß die Partikelemission einer mit einer derartigen Kammer ausgerüsteten Brennkraftmaschine in allen Betriebsbereichen niedrig ist. Das bedeutet, daß allgemein gesprochen die Wirbelkammergeome­ trie im Hinblick auf bestmögliche Durchmischung von Kraftstoff und Luft sowie gute Ausspülung zur Entfernung der verbrannten Gase optimiert werden muß.As can also be seen from the last-mentioned publication, attention paid to the construction of such vortex chamber arrangements be that the particle emission one with such a chamber equipped internal combustion engine low in all operating areas is. This means that, generally speaking, the vertebral geome with regard to the best possible mixing of fuel and Air and good rinsing to remove the burned gases must be optimized.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Wir­ belkammeranordnung hinsichtlich der Verringerung der Partikelemis­ sion durch einfache Maßnahmen weiter zu verbessern.The invention has for its object a generic We Belkammeranordnung with regard to the reduction of particle emissions sion to improve further by simple measures.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht in den kennzeich­ nenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Wie Versuche ergeben haben, verhält sich die erfindungsgemäße Wirbelkammeranordnung hinsicht­ lich der Verringerung der Partikelemission dann besonders günstig, wenn sie kombiniert ist mit den Merkmalen der Unteransprüche. The achievement of the task consists in the characterizing ning features of claim 1. As tests have shown the vortex chamber arrangement according to the invention behaves with respect Lich the reduction in particle emissions then particularly favorable, when combined with the features of the subclaims.  

Zwar ist aus der US-PS 21 89 082 eine Wirbelkammeranordnung be­ kannt, bei der der aktive Endbereich eines Glühstifts mit einer Heizwendel von einer taschenförmigen Ausnehmung in der Gehäusewand der Wirbelkammer aufgenommen ist. Ferner ist die Kraftstoff-Ein­ spritzdüse dieser Ausnehmung gegenüberliegend so angeordnet, daß während des Startvorgangs Kraftstoff unmittelbar in die Ausnehmung auf die Heizwände trifft. Diese Konstruktion ist jedoch sowohl hin­ sichtlich der Durchmischung des Kraftstoff-Luft-Gemischs als auch hinsichtlich der Ausspülung nachteilig, so daß eine hohe Partikel­ emission zu befürchten ist. Die erfindungsgemäße Lösung bewirkt da­ gegen, wie Versuche bewiesen haben, eine derart große Verminderung der Partikelemission, daß die Dieselmaschine als Antriebsmaschine für Kraftfahrzeuge unter Zugrundelegung auch zur Zeit geplanter gesetzlicher Grenzwerte auch ohne Partikelfilter Einsatz finden kann.Although a swirl chamber arrangement is from US Pat. No. 2,189,082 knows, in which the active end area of a glow plug with a Heating coil from a pocket-shaped recess in the housing wall the swirl chamber is included. Furthermore, the fuel is on Spray nozzle arranged opposite this recess so that Fuel directly into the recess during the starting process meets the heating walls. However, this construction is both visibly the mixing of the fuel-air mixture as well disadvantageous in terms of flushing out, so that a high particle emission is to be feared. The solution according to the invention causes against, as experiments have shown, such a large reduction the particle emission that the diesel engine as the prime mover for motor vehicles based on the currently planned legal limit values can also be used without a particle filter can.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, die einen Querschnitt durch den hier interes­ sierenden Teil des Zylinderkopfes eines Diesel-Brennkraftmaschine wiedergibt.An embodiment of the invention is described below with reference to the Drawing explains a cross section through the interes here part of the cylinder head of a diesel engine reproduces.

Der Zylinderkopf ist allgemein mit 1 bezeichnet. In ihn ist der halbkugelförmige obere Bereich 2 der ferner den in den Einsatz 3 eingearbeiteten unteren Bereich enthaltenden Wirbelkammer 5 einge­ arbeitet.The cylinder head is generally designated 1 . In him, the hemispherical upper region 2 is also the vortex chamber 5 containing the lower region incorporated into the insert 3 works.

Betrachtet man zunächst die Ausbildung des Einsatzes 3, so weist er den gleichsam in Fortsetzung der gekrümmten Wand 6 verlaufenden Verbindungskanal 7 zu einem anschließenden Hauptbrennraum der Die­ sel-Brennkraftmaschine auf, der in üblicher Weise durch einen Zy­ linder und einen Hubkolben definiert ist. Auf der der erwähnten Wandpartie 6 gegenüberliegenden Seite bildet der Einsatz 3 die wei­ tere Wand 8, die in dem gezeichneten Querschnitt praktisch unge­ krümmt verläuft und übergeht in die weitgehend ebene Bodenwand 9. Von dieser geht der erwähnte Verbindungskanal 7 ab. If you first consider the design of the insert 3 , it has the connection channel 7, which runs as it were in a continuation of the curved wall 6 , to a subsequent main combustion chamber of the sel internal combustion engine, which is defined in the usual manner by a cylinder and a reciprocating piston. On the opposite side of the mentioned wall section 6 , the insert 3 forms the white wall 8 , which in the cross section shown runs practically without curvature and merges into the largely flat bottom wall 9 . From this the mentioned connection channel 7 goes off.

Der Einsatz 3 ist in an sich bekannter Weise eingesetzt in eine Ausnehmung im Zylinderkopf 1, die sich in Richtung nach oben fort­ setzt in den oberen Kammerbereich 2. In ihn münden die Düsenbohrung 10, in die die Kraftstoff-Einspritzdüse 11 eingeschraubt ist, und die Aufnahmebohrung 12 für den Glühstift 13 bekannten und daher nicht beschriebenen Aufbaus ein. Wie ersichtlich, ist die Achse 14 der Einspritzdüse 11 im eingesetzten Zustand so ausgerichtet, daß die Düse 11 in Richtung auf die beschriebene weitere Wand 8 des Einsatzes 3 abspritzt. Die Achse 15 des Glühstifts 13 bildet mit der Düsenachse 14 einen spitzen Winkel von hier etwa 30° und verläuft annähernd tangential zu dem etwa halbkugelförmigen oberen Kammerbereich 2. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, daß - in Abweichung von dem eingangs behandelten Stand der Technik, bei dem das aktive Ende des Glühstifts frei in das Volumen der Wirbelkammer hineinragt - hier der freie Endbereich 16 des Glühstifts 13 zu etwa einem Drittel seines Durchmessers von dem etwa rinnenförmigen, d. h. in Richtung auf die Wirbelkammer 5 offenen Endbereich 17 der Aufnahmebohrung 12 aufgenommen ist. Dies in Verbindung mit der Tatsache, daß der Glühstift-Endbereich 16 einen reduzierten Durch­ messer besitzt, stellt sicher, daß der unvermeidbare Glühstift nur minimalen Einfluß auf Durchmischung und Ausspülung innerhalb der Wirbelkammer 5 hat.The insert 3 is inserted in a manner known per se into a recess in the cylinder head 1 , which continues in the upward direction into the upper chamber region 2 . The nozzle bore 10 , into which the fuel injection nozzle 11 is screwed, and the receiving bore 12 for the glow plug 13 known and therefore not described construction open into it. As can be seen, the axis 14 of the injection nozzle 11 is aligned in the inserted state so that the nozzle 11 is sprayed in the direction of the described further wall 8 of the insert 3 . The axis 15 of the glow plug 13 forms an acute angle with the nozzle axis 14 of approximately 30 ° here and extends approximately tangentially to the approximately hemispherical upper chamber region 2 . This is achieved in particular by the fact that - in deviation from the prior art discussed at the beginning, in which the active end of the glow plug protrudes freely into the volume of the swirl chamber - here the free end region 16 of the glow plug 13 is about a third of its diameter from that trough-shaped, that is open towards the swirl chamber 5 end region 17 of the receiving bore 12 is received. This, in conjunction with the fact that the glow plug end portion 16 has a reduced diameter, ensures that the inevitable glow plug has only minimal influence on mixing and flushing out within the swirl chamber 5 .

In diesem Zusammenhang wichtig sind auch die Verhältnisse in dem vor der Einspritzdüse 11 liegenden Bereich der Düsenbohrung 10. Wie die Figur zeigt, besitzt dieser als Spritzkanal 18 zu bezeichnende Bereich in dem gezeigten Querschnitt etwa Dreiecksform, wobei von besonderer Bedeutung die Tatsache ist, daß bei 19 keine Stufe vor­ liegt, sondern die Düsenstirnfläche hier kontinuierlich in die Wand des oberen Wirbelkammerbereichs 3 übergeht. Außerdem ist dafür ge­ sorgt, daß das Volumen des Spritzkanals 18 maximal 2% des Volumens der gesamten Wirbelkammer beträgt, so daß an dieser Stelle keine Schwierigkeiten hinsichtlich Ausspülung und Durchmischung bestehen. Diese Begrenzung der Größe des Spritzkanals 18 wird unterstützt durch den Verzicht auf den üblichen topfartigen Wärmeschutz (s. Figur 1 der DE-OS 34 15 823) vor der Düse 11, die zudem im Bereich ihrer Abspritzöffnung mit möglichst kleinem Durchmesser ausgeführt ist.In this context, the conditions in the region of the nozzle bore 10 located in front of the injection nozzle 11 are also important. As the figure shows, this area, which can be referred to as the spray channel 18 , has an approximately triangular shape in the cross section shown, whereby the fact that there is no step at 19 , but the nozzle end face here continuously merges into the wall of the upper swirl chamber area 3 is of particular importance. In addition, it is ensured that the volume of the spray channel 18 is a maximum of 2% of the volume of the entire swirl chamber, so that there are no problems with flushing and mixing at this point. This limitation of the size of the spray channel 18 is supported by the elimination of the usual pot-like thermal protection (see FIG. 1 of DE-OS 34 15 823) in front of the nozzle 11 , which is also designed with the smallest possible diameter in the area of its spray opening.

Wichtig ist auch, daß die in dem unteren Kammerbereich 4 befind­ liche, gut aufbereitete Gemischwolke nicht zu früh durch den Ver­ bindungskanal 7 zum Hauptbrennraum austritt, sondern für ein gutes Durchbrennen der gesamten Ladungsmenge in der Wirbelkammer zur Ver­ fügung steht. Aus diesem Grunde ist die Bodenwand 9 des Einsatzes 3 dadurch relativ groß gehalten, daß ihre Querschnittsbreite a in Kammermitte zumindest 23% des Durchmessers einer die Querschnitts­ form der Wirbelkammer 5 annähernden Kugel beträgt.It is also important that the well-prepared mixture cloud in the lower chamber area 4 does not emerge too early through the connecting channel 7 to the main combustion chamber, but is available for a good blowing of the total charge in the swirl chamber. For this reason, the bottom wall 9 of the insert 3 is kept relatively large in that its cross-sectional width a in the middle of the chamber is at least 23% of the diameter of a cross-sectional shape of the swirl chamber 5 approximating ball.

Wie Versuche gezeigt haben, bewirkt die Kombination der beschriebe­ nen Merkmale eine verbesserte Vergleichmäßigung der Gasgeschwindigkei­ ten im gesamten Volumen der Wirbelkammer 5 und sorgt damit für eine praktisch vollständige Teilnahme des gesamten Kammerinhalts am Ver­ brennungsprozeß und für eine verbesserte Ausspülung der Restgase. All dies macht sich in vorteilhafter Weise durch eine nahezu voll­ ständige Vermeidung von Teillastruß bei gleichbleibendem Kraft­ stoffverbrauch und durch Minimierung gasförmiger Emissionen bemerk­ bar.As experiments have shown, the combination of the features described causes an improved homogenization of the gas velocities in the entire volume of the swirl chamber 5 and thus ensures a virtually complete participation of the entire chamber content in the combustion process and for an improved flushing out of the residual gases. All of this makes itself felt in an advantageous manner by an almost complete avoidance of partial load with constant fuel consumption and by minimizing gaseous emissions.

Claims (4)

1. Wirbelkammeranordnung für eine Diesel-Brennkraftmaschine mit einer Wirbelkammer, die einen halbkugelähnlichen oberen Bereich und einen durch einen Einsatz gebildeten unteren Bereich auf­ weist, von dem in Fortsetzung einer gekrümmten seitlichen Wand des Einsatzes neben einer Bodenwand desselben ein Verbindungska­ nal zu einem Hauptbrennraum der Maschine abgeht, ferner mit einer von einer Düsenbohrung in der Wand des oberen Kammerbe­ reichs mit solcher Ausrichtung aufgenommenen Einspritzdüse, daß sie in Richtung auf einen der gekrümmten seitlichen Wand gegen­ überliegenden weiteren Wandbereich des Einsatzes abspritzt, weiterhin mit einem von einer Aufnahmebohrung in der Wand des oberen Kammerbereichs in diesen oberhalb des weiteren Wandbe­ reichs des Einsatzes hineinragend gehaltenen Glühstift, der unter einem spitzen Winkel mit der Einspritzdüse verläuft, deren Düsenbohrung vor der Einspritzdüse einen im Querschnitt etwa dreieckförmigen, auf seiner dem Glühstift abgekehrten Seite stufenlos in die Wand des oberen Kammerbereichs übergehenden Spritzkanal bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das in den oberen Kammerbereich (2) hineinragende freie Ende (16) des Glühstifts (13) mit einem Teil seines Umfangs in einem zur Wirbelkammer (5) seitlich offenen, rinnenförmigen Endbereich (17) der Aufnahmebohrung (12) und damit die Achse (15) des Glühstifts (13) annähernd tangential zur Wirbelkammer (5) verläuft.1. Vortex chamber arrangement for a diesel internal combustion engine with a vortex chamber, which has a hemisphere-like upper region and a lower region formed by an insert, from which, in continuation of a curved side wall of the insert, a connection channel to a main combustion chamber of the machine, in addition to a bottom wall thereof goes out, further with an injector received by a nozzle bore in the wall of the upper chamber region with such an orientation that it jets in the direction of one of the curved side wall opposite another wall area of the insert, further with one of a receiving bore in the wall of the upper Chamber area in this above the further wall area of the insert protruding glow plug, which extends at an acute angle with the injection nozzle, the nozzle bore in front of the injection nozzle is approximately triangular in cross section, on its opposite the glow plug n side forms a continuous transition into the wall of the upper chamber area, characterized in that the free end ( 16 ) of the glow plug ( 13 ) protruding into the upper chamber area ( 2 ) has part of its circumference in a side opening to the swirl chamber ( 5 ) , trough-shaped end region ( 17 ) of the receiving bore ( 12 ) and thus the axis ( 15 ) of the glow plug ( 13 ) runs approximately tangentially to the swirl chamber ( 5 ). 2. Wirbelkammeranordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen verjüngten Endbereich (16) des Glühstiftes (13). 2. Vortex chamber arrangement according to claim 1, characterized by a tapered end region ( 16 ) of the glow plug ( 13 ). 3. Wirbelkammeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Volumen des Spritzkanals (18) höchstens zwei Prozent des Volumens der gesamten Wirbelkammer (5) beträgt.3. vortex chamber arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the volume of the spray channel ( 18 ) is at most two percent of the volume of the entire vortex chamber ( 5 ). 4. Wirbelkammeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem weiteren Wandbereich (8) des Einsatzes (3) und dem Verbindungskanal (7) ein im wesent­ lichen ebener Bodenwandbereich (9) mit einer Querschnittsbreite (a) erstreckt, die zumindest 23% des Durchmessers des oberen Kammerbereichs (2) beträgt.4. swirl chamber arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that extends between the further wall region ( 8 ) of the insert ( 3 ) and the connecting channel ( 7 ) in a union union flat bottom wall region ( 9 ) with a cross-sectional width (a) which is at least 23% of the diameter of the upper chamber region ( 2 ).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2713280A1 (en) * 1993-12-01 1995-06-09 Peugeot Compression ignition engine with directed gas flow, at the outlet of a turbulence chamber.

Cited By (2)

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Date Code Title Description
8120 Willingness to grant licences paragraph 23
8110 Request for examination paragraph 44
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