DE424045C

DE424045C - Internal combustion engine with airless injection

Info

Publication number: DE424045C
Application number: DED43696D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1923-03-28
Filing date: 1923-05-23
Publication date: 1926-01-15
Also published as: FR424045A

Description

Brennkraftmaschine mit luftloser Einspritzung. Es sind Brennkraftmaschinen mit luftloser Einspritzung bekannt, bei denen die Zylinder mit Einrichtungen versehen sind, infolge derer ein eintretender Luftstromin bekannter Weise eine Drehungsbewegung der im Zylinder enthaltenen Luftmasse hervorruft und in die dann der Brennstoff schließlich eingespritzt wird, so daß die Luftmasse in Wirbelungen um die Zylinderachse oder eine ihr parallel laufende Achse versetzt wird. Solche Maschinen hat man ferner mit einer Einspritzvorrichtung versehen, durch die das Öl in der Form eines flachen Fächers in die Lüftmasse eingespritzt wurde, wobei es weniger auf die Form des Fächerstrahles ankam, als darauf, daß die Fächerebene parallel zur Zylinderachse sieht, im Gegensatz zu anderen bekannten Einrichtungen, bei denen die Fächerebene quer zur Zylinderachse oder Wirbelungsachse der Luftmasse gerichtet ist.Internal combustion engine with airless injection. There are internal combustion engines with airless injection are known in which the cylinders are provided with devices, as a result of which an incoming air stream in a known manner causes a rotational movement of the air mass contained in the cylinder and into which the fuel is then finally injected, so that the air mass in eddies around the Cylinder axis or an axis running parallel to it is offset. Such machines have also been provided with an injection device through which the oil was injected into the air mass in the form of a flat fan, whereby it was less important to the shape of the fan jet than to the fact that the fan plane looks parallel to the cylinder axis, in contrast to other known devices in which the fan plane is directed transversely to the cylinder axis or vortex axis of the air mass.

Maschinen mit Einspritzung des Brennstoffs in dieser Art weisen einen sehr erheblich verbesserten Wirkungsgrad gegenüber Maschinen mit der Einspritzung des Brennstoffs in anderer Fächeranordnung auf, wegen der Wirbelung, die dem Zylinderinhalt vor und während des Verbrennungshubes durch den Durchgang der Luft durch den Brennstoffächer erteilt wird. Indessen ist beobachtet worden, daß die Zylinderwandungen durch die Verbrennung von Brennstoffteilchen in ihrer unmittelbaren Nähe stark angegriffen werden, Gegenstand der Erfindung ist es, in einer derartigen Maschine den vorerwähnten Nachteil zu vermeiden und zugleich die durch die beschriebene Einrichtung hervorgerufene Dreh- oder Wirbelbewegung der Luftmasse im Zylinder zu beschleunigen. Beides wird dadurch erreicht, daß die Verbrennungskammer im wesentlichen durch zwei mit ihrer Höhlung einander zugekehrte, in achsialer Richtung gegeneinander verschiebbare, konkav, zweckmäßig halbkugelig gestaltete Wanclungen gebildet wird. Dadurch wird einmal die Brennstoff- und Luftentladung weiter nach innen verlagert und weiter der so zusammengedrängten Luftmenge eine Wirbelbewegung erteilt, zusätzlich derjenigen, die ihr vermöge der sonst getroffenen Anordnungen schon ohnehin innewohnt. Hierdurch wird der thermische Wirkungsgrad der Maschine er-' lieblich verbessert. Es ist noch nicht völlig aufgeklirt, auf welchen Vorgängen diese Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades beruht. Sicherlich aber tragen dazu bei teils die erwähnte zusätzliche Wirbelung, teils der Umstand, daß die Luft- und Gasteilchen der Ladung während der erwähnten Verlagerung dichter aneinandergedrängt werden, und möglicherweise die Herabsetzung des Wärmebetrages, der bei den bisherigen Anordn-tingen aus der verbrennenden Ladung in die Zvlinderwände übergeht, weil nach der Erfindung die Ladung von der Wandung abgedrängt wird.Machines with fuel injection of this type have one very considerably improved efficiency compared to machines with injection of the fuel in a different fan arrangement, because of the turbulence that the cylinder contents before and during the combustion stroke by the passage of air through the fuel fan is granted. However, it has been observed that the cylinder walls through the Combustion of fuel particles in their immediate vicinity severely affected The object of the invention is, in such a machine, the aforementioned Avoid disadvantage and at the same time caused by the device described To accelerate rotary or vortex movement of the air mass in the cylinder. Both will achieved in that the combustion chamber by essentially two with their Cavity facing each other, axially displaceable against each other, concave, expediently hemispherical shaped convolutions is formed. This will once the fuel and air discharge is shifted further inward and further gives the compressed air volume a whirling motion, in addition to that which you can by virtue of the other arrangements made anyway inherent. This makes the thermal efficiency of the machine more pleasant improved. It is not yet fully understood on which processes this improvement the thermal efficiency is based. But they certainly contribute to this in part mentioned additional vortex, partly the fact that the air and gas particles the cargo are pushed closer together during the aforementioned shift, and possibly the reduction in the amount of heat in the previous arrangements passes from the burning charge into the cylinder walls, because according to the invention the load is pushed away from the wall.

Demgemäß ist nach der Erfindung die Brennkraftmaschine folgendermaßen angeordnet: Innerhalb des Zylinders befindet sich eine Brennstoffkammer, deren Mittelpunkt ungefähr in der Längsachse des Zylinders liegt und die mit zwei nach außen gewölbteli, am besten halbkugelig gestalteten Wandungen versehen ist, deren Wölbungen gegeneinander gerichtet sind. Diese mit der konkaven Auswölbung versehenen Wandungen bewegen sich im Kompressionshub in achsialer Richtung gegeneinander, während zwischen ihnen die Brennstoffeinspritzung stattfindet, und zwar in Form des ebenen Brennstoffächers, der in die im Zylinder befindliche umwirbelnde Luftinasse in einer Ebene eintritt, die ungefähr mit der Wirbe-Itingsachse zusammenfällt. jede der beiden Wölbungen entspricht, wie schon bemerkt, ungefähr einer Halbkugel. Die eine Wiilbung kann beispielsweise von der oberen Stirnwand eines unteren Kolbens gebildet werden, die ihre eingewölbte Oberfläche nach aufwärts kehrt und gegenübersteht der unteren Stirnwand eines oberen Kolbens, der in demselben Zvliii(ler wie der untere sich bewegt und die eingewölbte Oberfläche nach abwärts kehrt. Wenn diese beiden halbkugelig gewölbten Oberflächen dicht aneinanderliegen, wie am Ende des Ko#mpressionshubes, so ist ihr kugeliger Innenraum von der Zvlinderwandung im allgemeinen 1.etrennt und steht mit dieser in Verbindung nur durch den schmalen äquatorialen Spalt, der dem Abstand der beiden Kolben in ihrer Endlage entspricht.Accordingly, according to the invention, the internal combustion engine is as follows arranged: Inside the cylinder there is a fuel chamber, the center of which lies approximately in the longitudinal axis of the cylinder and the two arched outwards, best hemispherical designed walls is provided, their bulges against each other are directed. These walls provided with the concave bulge move in the compression stroke in the axial direction against each other, while between them the Fuel injection takes place, in the form of the flat fuel fan, which enters the swirling air infeed in the cylinder in a plane, which roughly coincides with the Wirbe-Itingsachse. each of the two bulges corresponds, as already noted, approximately to a hemisphere. The one mark can for example, formed by the upper end wall of a lower piston, the its convex surface turns upwards and faces the lower end wall an upper piston which moves in the same zvliii (ler as the lower and the convex surface turns downwards. When these two hemispherical domes Surfaces are close together, like at the end of the compression stroke, so is yours The spherical interior is generally separated from the cylinder wall and stands with this in connection only through the narrow equatorial gap, which is the distance corresponds to the two pistons in their end position.

Die beiden Halbkugeln bilden an ihrem äußeren Rand eine Art Kante. Wenn sie und damit die Kanten sich nähern, so drängen sie #on der Zylinderwandung her die Verbrennungsluft und den eingespritzten Brennstoff nach der 'Mitte der kugeligen Wölbungen hin zusammen, und dadurch wird eine Dreh- oder Wirbelbewegung hervorgerufen, die sich zu durjenigen noch addiert, die durch die beschriebene Art der Einführung der Verbrennungsluft schon ohnehin herbeigeführt wird, und zugleich -wird das Innere der Zylinderwandung gegen den Verbrennungsraum, bis auf den erwähnten schmalen Spalt, vollständig abgeschirmt.The two hemispheres form a kind of edge on their outer edge. When they and thus the edges approach, they push #on the cylinder wall the combustion air and the injected fuel towards the center of the spherical Bulges together, and this causes a rotating or whirling movement, which adds up to those caused by the type of introduction described the combustion air is already brought about, and at the same time the interior becomes the cylinder wall against the combustion chamber, except for the narrow gap mentioned, completely shielded.

In der Zeichnung ist die Erfindung an verschiedenen Ausführungsarten erläutert. Abb. i ist ein senkrechter Mittelschnitt durch einen Zvlinder mit zwei gegenläufigen Kol-1,en. A#b. 2 ist ein Ouerschnitt nach der Linie 2-:2 der Abb. i, Abb. 3 ein senlzrecbter Schnitt durch eine Einkolbenmaschine, Abb. 4 ein Querschnitt nach der Linie 4-4 der Abb. 3. Abb. 5 ist ein senkrechter Schnitt durch eine Maschine von abgeänderter Ausführungsart. Abb. 6 ist wieder ein Querschnitt nach der Linie 6-6. Abb. 7 ist ein senkrechter Mittelschnitt einer doppelt wirkenden Maschine, Abb. 8 wieder ein Querschnitt nach der Linie 8-8 der Abb. 7, und Abb. 9 endlich ist eine Teildarstellung, die (las untere Ende des Zylinders der -'#bb. 7 in einem Schnitt zeigt, der rechtwinklig zu der Schnittebene der Abb. 7 geführt ist.In the drawing, the invention is explained in various embodiments. Fig. I is a vertical center section through a cylinder with two columns running in opposite directions. Away. Fig. 2 is a cross-section along the line 2-: 2 of Fig. 1, Fig. 3 is a small section through a single-piston machine, Fig. 4 is a cross-section along the line 4-4 of Fig. 3. Fig. 5 is a vertical section through a machine of a modified type. Fig. 6 is again a cross-section along the line 6-6. Fig. 7 is a vertical center section of a double-acting machine, Fig. 8 is again a cross-section along the line 8-8 of Fig. 7, and Fig. 9 is a partial representation which (the lower end of the cylinder of the - '# bb . 7 shows in a section, which is guided at right angles to the sectional plane of Fig. 7.

Der Zylinder io - d er Ausführungsforin nach Abb. i und 2- ist mit zwei gegenläufigen Kolben ii und 12 versehen. Diese haben Köpfe 13 Lind 14, in denen halbkugelige VV-ölbungen 15 und 16 vorgesehen sind, so daß, wenn die beiden Kolben sich nähern, ein kugeliger Hohlratim entsteht, der von der Zylinderwandung abgetrennt ist durch die 1#olbenwand und mit ersterer nur durch den schmalen äquatorialen Spalt 17 in Verbindung steht, der dein Abstand der beider, Kolben in ihren Endstelltingen entspricht.The cylinder io - the embodiment according to fig. I and 2- is provided with two pistons ii and 12 running in opposite directions. These have heads 13 and 14 in which hemispherical VV oil bores 15 and 16 are provided, so that when the two pistons approach each other, a spherical hollow rim is created, which is separated from the cylinder wall by the 1 # piston wall and only through the former the narrow equatorial gap 17 is connected, which corresponds to the distance between the two pistons in their end positions.

In der Höhe dieses Spaltes 17 sind zwei oder mehrere Einspritzdüsen, wie 19 und :2o, in der Zylinderwandung vorgesehen, durch die der Brennstoff in Form von ebenen Brennstoffächern in die von del Halbkugeln T5 und 16 gebildete Kammer eingespritzt wird. Die Wandungen im Spalt sind, wie bei 2,1 ersichtlich, abgesetzt, wodurch Raum zur Entwicklung der Brennstoffächer geschaffen und zugleich verhindert wird, daß der Brennstoff teilweise auf Teile der Kolben auftritt: Der Zylinder io hat weiter eine Reihe von Einlaßkanälen 22 für Spülluft, die so gestellt und ausgebildet sind, daß sie durch den sich zurückbewegenden Kolben 11, 13 am Ende von dessen Abwärtshub freigelegt werden und daß der Spülluftstrom beim Eintritt in den Zylinder eine Wirbelbewegung erfährt. Die Achsen der Kanäle 2:2 stehen geneigt zu den Radialebenen des Zvlinders, wie in Abb. 2 ersichtlich, und stehen zugleich schief zur Zvlinderachse, wie aus Abb. i züi erkennen. Letzteres ist aber nicht unbedingt erforderlich. Die Wirbelbewegung vollzieht sich einerseits in der Richtung der Pfeile 23 in Abb.:2 und hat andererseits eine Komponente, die achsial zum Zvlinder io gerichtet ist.At the height of this gap 17, two or more injection nozzles, such as 19 and: 2o, are provided in the cylinder wall, through which the fuel is injected into the chamber formed by the hemispheres T5 and 16 in the form of flat fuel compartments. The walls in the gap are, as can be seen at 2.1, offset, which creates space for the development of the fuel fan and at the same time prevents the fuel from partially reaching parts of the pistons: The cylinder 10 also has a number of inlet channels 22 for scavenging air, which are so positioned and designed that they are exposed by the retracting piston 11, 13 at the end of its downward stroke and that the scavenging air flow experiences a swirling movement when it enters the cylinder. The axes of channels 2: 2 are inclined to the radial planes of the cylinder, as can be seen in Fig. 2, and at the same time are inclined to the cylinder axis, as can be seen from Fig. But the latter is not absolutely necessary. The vortex movement takes place on the one hand in the direction of the arrows 23 in Fig. 2 and on the other hand has a component that is axially directed to the cylinder io.

Die Auslaßi;ffnungen für den Zylinder ##ind bei 24 angegeben, sie werden vom Kolben 12 und 14 freigegeben, wenn dieser seinen Aufwärtshub vollendet hat. Diese Auslaßöffnungen liegen, wie ersichtlich, am entgegengesetzten Ende des Zylinders, wie die Luftkanäle 22.The outlet openings for the cylinder ## ind indicated at 24, they are released from piston 12 and 14 when it completes its upstroke Has. These outlet openings are, as can be seen, at the opposite end of the Cylinder, like the air ducts 22.

Die Einspritzung des Brennstoffs in den Zylinder in Form der Brennstoffächer geschieht an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen.Injection of fuel in the cylinder in the form of fuel fans happens in two diametrically opposed places.

In Abb. 3 und 4 ist eine Einkolbenmaschine dargestellt. Der Zylinder :25 ist mit einem Zylinderkopf 26 versehen, der nach dem Zylinderinnern hin eine halbkugelige Wölbung 27 aufweist. Der Kolben 28 aber hat einen Kopf 29, der mit einer symmetrisch gestellten halbkugeligen Höhlung 30 versehen ist. Beide Höhlungen zusammen bilden wieder eine kugelige Verbrennungskammer. Der-Brennstoff wird durch eine einzige Düse 3f eingespritzt, die in der Achse des Zylinders liegt und dem Brennstoff die Form eines Brennstoffächers erteilt, d#ess-n Ebene diametral zu der kugeligen Verbrennungskammer :27, 30 liegt.In Fig. 3 and 4 a single piston machine is shown. The cylinder: 25 is provided with a cylinder head 26 which has a hemispherical curvature 27 towards the inside of the cylinder. The piston 28, however, has a head 29 which is provided with a symmetrically positioned hemispherical cavity 30 . Both cavities together again form a spherical combustion chamber. The fuel is injected through a single nozzle 3f, which lies in the axis of the cylinder and the fuel given the shape of a Brennstoffächers, d # ess-n plane diametrically of the spherical combustion chamber: is 27, 30th

Die Spülluft tritt wieder durch Kanäle 3:2 ein, die nach vollendetem Abwärtshub des Zylinders freigegeben werden und wiederum so schief gestellt sind, daß sie der Luft eine Wirbelung in Richtung der Pfeile 33 erteilen. Die Auslaßkanäle 34 werden vom Kolben ebenfalls am Ende des Abwärtshubes freigegeben.The scavenging air re-enters through channels 3: 2, which are released after the cylinder has completed the downward stroke and are again positioned so inclined that they cause the air to swirl in the direction of arrows 33 . The outlet channels 34 are also cleared by the piston at the end of the downstroke.

Die Ausführungsart der -,#,bb. 5 und 6 entspricht ini wesentlicheji derjenigen der Abb- 3 und 4. Indessen sind an Stelle einer einzigen Einspritzdüse 3 1 deren zwei (35) vorgesehen die, wie bei Abb. i, in den Zylinder in &m vorerwähnten äquatorialen Spalt zwischen den beiden Wölbungen 27 und 30 münden. Durch jede von ihnen wird der Brennstoff in Form eines Brennstoffächers eingespritzt, der diametral zur Verbrennungskammer liegt.The type of execution of the -, #, bb. 5 and 6 corresponds to that of the ini wesentlicheji ABB 3 and 4. Meanwhile, are provided instead of a single injection nozzle 3 1 whose two (35) which, as in Fig. I, into the cylinder in m & equatorial aforementioned gap between the two domes 27 and 30 open. Through each of them, the fuel is injected in the form of a fuel fan that is diametrically opposed to the combustion chamber.

Abb. 7 bis 9 zeigen eine doppelt wirkende Maschine. Der Zylinder 36 ist an beiden Enden durch Köpfe 37 und 38 geschlossen, die mit den halbkugeligen Wölbungen 39 und 40 versehen sind. Der Kolben 41 hat an beiden Enden entsprechende halbkugelige Wölbungen42 und 43, die mit den Wölbungen 39 und 4o genau wie hei den anderen Ausführungsformen zusammen wirken, so daß während des Hin- und Hergehens des Kolbens jeweilig kugelige Verbrennungskammern entstehen. An beiden Zylinderenden sind wieder Brennstoffdüsen44 und 45 wie bei der Ausführungsforin nach Abb. 5 vorgesehen, die den Breanstoff in die beiden bei dem Hin- und Hergehen des Kolbens sich bildenden Kammern einspritzen. Die Spülitift tritt durch Kanäle 46 ein, die wieder so angeordnet sind, daß die Luft in eine Wirbelung oder Drehung versetzt wird, wie sie in Abb. 8 durch die Pfeile 47 angedeutet ist. Bei 48 sind Auslaßkanäle vorgesehen. Beide befinden sich in der Mitte des Zylinders, so daß sie vom Kolben an beiden Enden seines Hubes freigelegt werden. Die Abb. 9 zeigt einen Schnitt, der rechtwinklig zur Ebene der Abb. 7 geführt ist, und läßt die Kolbenstangen 49 erkennen, weiter Nuten 5o und ,#i, die in den Wandungen der kugeligen Verbrennungskammern vorgesehen sind und die die fächerförmige Gestaltung des Brennstoffstrahles ermöglichen.Figs. 7 to 9 show a double-acting machine. The cylinder 36 is closed at both ends by heads 37 and 38 which are provided with hemispherical bulges 39 and 40. The piston 41 has corresponding hemispherical bulges 42 and 43 at both ends, which cooperate with the bulges 39 and 40 exactly as in the other embodiments, so that spherical combustion chambers are created during the reciprocating movement of the piston. At both ends of the cylinder fuel nozzles 44 and 45 are again provided, as in the embodiment according to FIG. 5 , which inject the breath material into the two chambers that are formed when the piston moves back and forth. The flushing pin enters through channels 46 which are again arranged in such a way that the air is caused to swirl or rotate, as indicated in FIG. 8 by the arrows 47. Outlet channels are provided at 48. Both are in the center of the cylinder so that they are exposed by the piston at both ends of its stroke. Fig. 9 shows a section which is perpendicular to the plane of Fig. 7 , and shows the piston rods 49, further grooves 5o and # i, which are provided in the walls of the spherical combustion chambers and which the fan-shaped design of the fuel jet enable.

Im Betrieb von Maschinen nach derartigen Ausführungsformen ist es vorteilhaft, daß während des normalen Ganges der Maschine (-lie halbkugeligen Wandungen der Verbrennungskammer auf hoher Temperatur erhalten werden, beispielsweise auf Rotglut, wodurch ,cranz besonders befriedigende Resultate sich erzielen lassen.In the operation of machines according to such embodiments it is advantageous that during normal operation of the machine (-lie hemispherical walls the combustion chamber can be maintained at high temperature, for example on Red heat, which means that cranz can achieve particularly satisfactory results.

Claims

PATrNT -AN s pRu ci-i internal combustion engine with airless injection, characterized by the combination of the following, per se known features: i. In the cylinder, a combustion chamber is provided, which is formed by two concave, appropriately hemispherical walls which face one another with their concavities, which can be displaced axially in relation to one another; 2. The combustion air is blown into the cylinder in such a way that it experiences a rotary or vortex movement in the combustion chamber about an axis lying in the cylinder axis or parallel to it; 3. The fuel is injected into the rotating amount of air in the chamber in the form of a flat fuel fan, in or near the plane of which the axis of rotation of the amount of air lies.