DE562724C

DE562724C - Injection internal combustion engine with compression of an air charge and with external ignition

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Publication number: DE562724C
Application number: DEH114575D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1926-12-31
Filing date: 1927-12-31
Publication date: 1932-10-28

Description

Es besteht das Bedürfnis nach einer Brennkraftmaschine, die einem Benzinmotor gleichwertig ist, aber mit billigerem und nicht feuergefährlichem Brennstoff betrieben werden kann, die außerdem keinen Vergaser und keinen hohen Verdichtungsdruck für die Entzündung des Brennstoft-Luft-Gemischs benötigt. Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgeschlagen worden, in Brennkraftmaschinen die Brennstoffeinspritzung zusammen mit einem verhältnismäßig niedrigen Verdichtungsdruck und elektrischer Zündung" zu verwenden. Der Brennstoffstrahl sollte fein verteilt gegen die Zündvorrichtung gespritzt werden und gleichzeitig mit der Einspritzung die Betätigung der Zündvorrichtung stattfinden. Bisher konnten jedoch die Schwierigkeiten nicht überwunden werden, die sich der Entzündung des Brennstoff-Luft-Gemisches bei allen Belastungen der Maschine entgegenstellten.There is a need for an internal combustion engine that is equivalent to a gasoline engine but run on cheaper and non-flammable fuel which also has no carburetor and no high compression pressure for ignition of the fuel-air mixture is required. To solve this problem, it has been proposed, in internal combustion engines, the fuel injection together with a to use relatively low compression pressure and electric ignition ". The Fuel jet should be sprayed finely distributed against the ignition device and at the same time the ignition device is actuated with the injection. So far, however, the difficulties could not be overcome, the ignition of the fuel-air mixture at all loads opposed the machine.

In der Brennkraftmaschine nach der Erfindung wird der Brennstoff ebenfalls unmittelbar mit der Luftladung gemischt, und eine der üblichen, hinsichtlich des Zündzeitpunktes beherrschbaren Zündvorrichtungen, z. B. eine Funkenkerze, bringt das Gemisch zur Entzündung. Die Misch- und Zündeinrichtungen sind aber so getroffen, daß bei allen Belastungen mit Sicherheit Zündung stattfindet, und daß außerdem bei allen Belastungen der höchste mittlere Druck über dem Kolben eintritt; der mit dem jeweils verwendeten Brennstoff erreichbar ist.In the internal combustion engine according to the invention, the fuel is also immediate mixed with the air charge, and one of the usual ones in terms of ignition timing controllable ignition devices, e.g. B. a spark plug, causes the mixture to ignite. The mixing and ignition devices are made so that with all loads ignition takes place with certainty, and that, in addition, the highest mean pressure across the piston occurs at all loads; which can be achieved with the respective fuel used.

Die angegebenen Ziele werden erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Luftladung in an sich bekannter Weise während des Verdichtungshubes eine geordnete Drehbewegung ausführt, daß der Brennstoff einer zusammenhängenden Teilmenge der Luftladung allmählich beigemischt wird, und daß die Zündvorrichtung derart angeordnet und der Zündzeitpunkt so eingestellt sind, daß die Zündung beim Vorbeistreichen der mit Brennstoff beladenen Teilmenge der Luftladung an der Zündvorrichtung erfolgt.The stated objectives are achieved according to the invention in that the air charge an orderly rotary movement during the compression stroke in a manner known per se executes that the fuel of a contiguous subset of the air charge gradually is added, and that the ignition device is arranged and the ignition timing are set so that the ignition when passing the loaded with fuel Partial amount of the air charge takes place at the ignition device.

Für die Wahl des Zündzeitpunktes ist erfindungsgemäß die Umlaufgeschwindigkeit der sich drehenden Luftladung und die Richtung der Brennstoffeinspritzung in der Weise von Einfluß, daß die Zündung dann erfolgt, wenn eine der Leerlaufleistung entsprechende Brennstoffmenge nach dem Vermischen mit Luft an der Zündvorrichtung vorbeistreicht. Bei Vollast ist die Dauer für die Brennstoffeinspritzung erfindungsgemäß so geregelt, daß jeder Teil der sich drehenden Luftladung nur einmal durch einen Brennstoffstrahl hindurchgeht und gleichmäßig Brennstoff erhalten hat, bevor die Verpuffung des Gemisches stattfindet. According to the invention, the rotational speed is used for the selection of the ignition point the rotating air charge and the direction of fuel injection in that way of the influence that the ignition takes place when a corresponding to the idle power Amount of fuel after mixing with air sweeps past the ignition device. At full load, the duration for the fuel injection is regulated according to the invention so that each part of the rotating air charge passes through a jet of fuel only once and has received even fuel before the mixture is deflagrated.

Wenn der Brennraum kreisscheibenförmigIf the combustion chamber is circular disk-shaped

ausgebildet ist, dann soll der Brennstoffstrahl in Richtung einer Sehne eingespritzt werden.is formed, then the fuel jet should be injected in the direction of a tendon.

Die Brennraumwand und die Zündvorrichtung, die außerhalb des Brennstoffstrahls liegt, werden gegen Berührung mit schlecht zerstäubten Brennstofftropfen geschützt. Dies läßt sich durch einen am Kolben, an - der Zylinderwand oder am Zylinderdeckel vorgesehenen Vorsprung oder Ring erreichen.The combustion chamber wall and the ignition device, which are outside the fuel jet are protected against contact with poorly atomized fuel droplets. this can be provided by one on the piston, on the cylinder wall or on the cylinder cover Reach the ledge or ring.

Es können auch ein oder mehrere Einspritzvorrichtungen zusammen mit einer oder mehreren Zündvorrichtungen vorgesehen sein. Zur näheren Erläuterung der Erfindung dienen die in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele.One or more injection devices can also be used together with one or more several ignition devices may be provided. To explain the invention in more detail serve the exemplary embodiments shown in the figures.

Abb. ι zeigt einen senkrechten Schnitt durch den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine nach der Erfindung. Abb. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Brennraum dieser Maschine.Fig. Ι shows a vertical section through the cylinder head of an internal combustion engine according to the invention. Fig. 2 shows a cross section through the combustion chamber of this machine.

Abb. 3 und 4 zeigen senkrechte Schnitte durch den Brennraum zweier anderer Ausführungsformen der Brennkraftmaschine nach der Erfindung.Figs. 3 and 4 show vertical sections through the combustion chamber of two other embodiments the internal combustion engine according to the invention.

Abb. 5 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den Zylinderkopf einer vierten Ausführungsform. Fig. 5 shows a vertical section through the cylinder head of a fourth embodiment.

Abb. 6 und 7 zeigen waagerechte Schnitte durch Brennräume von Brennkraftmaschinen nach der Erfindung.Fig. 6 and 7 show horizontal sections through combustion chambers of internal combustion engines according to the invention.

In allen Abbildungen bezeichnet 1 den Zylinder, 2 den Kolben, 3 den Zylinderdeckel, 4 die Brennstoffeinspritzdüse, 5 das Lufteinlaßventil, 6 das Auspuffventil und 9 die Zündvorrichtung. Der Brennraum ist als Umdrehungskörper gestaltet.In all figures, 1 denotes the cylinder, 2 the piston, 3 the cylinder cover, 4 the fuel injector, 5 the air inlet valve, 6 the exhaust valve and 9 the ignition device. The combustion chamber is designed as a body of revolution.

Bei den Maschinen nach den Abb. 1 und 2 sind das Brennstoffeinspritzventil 4, das Lufteinlaßventil 5 und das Auspuffventil 6 im Zylinderdeckel angebracht. Das Lufteinlaß-Ventil ist mit dem Schirm 7 versehen, der sich etwa über den halben Umfang des Ventiltellers erstreckt. Der Kolben trägt ein gegen den Zylinderdeckel gerichtetes und wie die Zylinderwand gekrümmtes Schild 8. Neben dem Schild 8 ist die elektrische Zündkerze 9 in der Brennraumwand eingesetzt. Ungefähr gegenüber der Zündkerze befindet sich die Brennstoffeinspritzdüse 4.In the machines according to Figs. 1 and 2, the fuel injector 4, the air inlet valve 5 and the exhaust valve 6 mounted in the cylinder cover. The air inlet valve is provided with the screen 7, which extends approximately over half the circumference of the valve disk. The piston carries a counter The shield directed towards the cylinder cover and curved like the cylinder wall 8. Beside the shield 8, the electric spark plug 9 is inserted in the combustion chamber wall. Approximately The fuel injector 4 is located opposite the spark plug.

Der Schirm 7 des Ventils 5 führt die Luftladung derart in den Brennraum ein, daß sie eine Drehbewegung ausführt und längs des Schildes 8 an der Zündkerze vorbeistreicht. Der Brennstoff wird mit Hilfe einer Pumpe gegen Ende des Verdichtungshubes in die sich drehende Luftladung in Richtung auf das Kolbenschild 8 durch die Düse 4 fein verteilt eingespritzt. Das Schilds verhindert, daß Brennstofftropfen an die gekühlte Zylinderwand gelangen. Die Zündkerze 9 wird so eingesetzt, daß ihre vor dem Befeuchten mit Brennstoff zu schützenden Teile hinter der inneren Kante des Schildes 8 liegen; unzerstäubte Brennstofftropfen können dadurch von der sich drehenden Luftladung nicht gegen diese Kerzenteile getragen werden. Die Zündkerze zündet, sobald die mit Brennstoff beladene Luftmenge an der Zündkerze vorbei streicht.The screen 7 of the valve 5 introduces the air charge into the combustion chamber in such a way that it executes a rotary movement and sweeps along the shield 8 past the spark plug. The fuel is pumped into it towards the end of the compression stroke rotating air charge in the direction of the piston shield 8 through the nozzle 4 finely distributed injected. The shield prevents fuel droplets from reaching the cooled cylinder wall reach. The spark plug 9 is used so that its parts to be protected from being moistened with fuel behind the inner edge of the shield 8 lie; non-atomized fuel droplets can thereby are not carried against these candle parts by the rotating air charge. The spark plug ignites as soon as the amount of air laden with fuel reaches the spark plug strokes past.

Bei der Ausführungsform nach der Abb. 3 ist, im Unterschied zu der eben beschriebenen Ausführungsform, das Schild 8 am Zylinderdeckel angebracht. Die Abb. 4 zeigt eine in die Zylinderwand eingesetzte Brenn-Stoffeinspritzdüse. In the embodiment according to Fig. 3, in contrast to the one just described Embodiment, the shield 8 attached to the cylinder cover. Fig. 4 shows a fuel injection nozzle inserted into the cylinder wall.

Bei Brennkraftmaschinen nach den Abb. 1 bis 4, unter Umständen auch bei solchen nach der Abb. 7, kann die Brennstoffeinspritzung derart geregelt werden, daß die Einspritzung bei einer für alle Belastungen gleichen Kurbelstellung aufhört und um so früher beginnt, je höher die Belastung steigt. Bei Vollast durchschneidet ungefähr die gesamte sich drehende Luftladung den Brennstoffstrahl. Die Zündung wird so eingestellt, daß sie stattfindet, wenn der zuletzt eingespritzte, der Leerlaufleistung entsprechende Teil der Brennstoffladung an der Zündkerze vorbeistreicht. 'In internal combustion engines according to Figs. 1 to 4, under certain circumstances also in such according to Fig. 7, the fuel injection can be controlled so that the Injection stops at a crank position that is the same for all loads, and so on starts earlier, the higher the load increases. At full load it cuts through roughly the whole rotating air charge the fuel jet. The ignition is set so that it takes place when the last injected, the part of the fuel charge corresponding to the idle power sweeps past the spark plug. '

Die Abb. 5 und 6 veranschaulichen eine Maschine, bei der es zweckmäßig ist, die Einspritzung des Brennstoffs für alle Belastungen in derselben Kurbelstellung zu beginnen und um so später zu beenden, je höher die Belastung steigt. Die Zündkerze nimmt in bezug auf die Einspritzdüse eine andere Lage im Brennraum ein als in den Abb. 1 bis 4, sie ist neben der Einspritzdüse 4 angeordnet und ragt durch eine Aussparung in dem ringförmigen Kragen 8 des Kolbens in den Brennraum hinein. Dieser Kragen ist an Stelle des Schildes 8 in den vorhergehenden Abbildungen vorgesehen und verhindert, daß Brennstofftropfen an die gekühlte Zylinderwand gelangen. Die Einspritzdüse 4, das Lufteinlaßventil 5 mit dem Schirm 7 und das Auspuffventil 6 sind im Zylinderdeckel angebracht. Der Brennstoff wird durch die Düse 4 in einem oder mehreren Strahlen in die sich drehende Luftladung so eingespritzt, daß die anze oder annähernd die ganze Brennstoffladung in die vom Kragen 8 gebildete Schale am Kolben gelangt.Figs. 5 and 6 illustrate a machine in which it is expedient to use the Initiate injection of fuel for all loads in the same crank position and the later to finish, the higher the load increases. The spark plug takes a different one with respect to the injector Position in the combustion chamber as in Figs. 1 to 4, it is arranged next to the injection nozzle 4 and protrudes through a recess in the annular collar 8 of the piston into the combustion chamber. This collar is on Place of the shield 8 provided in the previous figures and prevents Fuel droplets reach the cooled cylinder wall. The injector 4 that Air inlet valve 5 with the screen 7 and the exhaust valve 6 are mounted in the cylinder cover. The fuel is injected through the nozzle 4 in one or more jets rotating air charge is injected in such a way that the entire fuel charge or approximately the entire fuel charge enters the shell formed by the collar 8 on the piston.

Der erste Teil der Brennstoffladung entspricht der Leerlaufleistung. Die Zündkerze zündet, wenn die mit diesem Teil der Brennstoffmenge beladene Luft an der Zündvorrichtung vorbeistreicht.The first part of the fuel load corresponds to the idle power. The spark plug ignites when the air loaded with this part of the amount of fuel at the igniter sweeps past.

Wenn der Brennstoff nur in einem Strahl eingespritzt wird, so muß die Umlaufgeschwindigkeit der Luftladung verhältnis-If the fuel is only injected in one jet, the rotational speed must be the air charge ratio

mäßig hoch sein, damit die Mischung rechtzeitig vor Eintritt der Verpuffung durchgeführt ist und, falls nötig, verhindert wird, daß Brennstofftropfen mit der gekühlten Zylinderwand in Berührung kommen.Be moderately high so that the mixture is carried out in good time before the deflagration occurs and, if necessary, prevents fuel droplets from coming into contact with the cooled cylinder wall.

Wenn man die Einspritzung auch bei mäßiger Luftumlaufgeschwindigkeit vornehmen will, so vermehrt man die Zahl der Einspritzstellen oder läßt, wie in Abb. 7, mehrere Strahlen aus der Düse 4 austreten. Die Einspritzung findet dann unter Umständen während, einer kleineren Anzahl von Kurbelgraden als die Einstrahleinspritzung statt. In Abb. 7 wird nur eine der so entstehenden Gemischwolken unmittelbar durch die Zündkerze 9 entzündet, es lassen sich jedoch auch mehrere Zündkerzen anordnen.If you make the injection even with a moderate air circulation speed If you want, you increase the number of injection points or, as in Fig. 7, leave several Jets emerge from the nozzle 4. The injection then possibly takes place during a smaller number of crank degrees than the single jet injection. In Fig. 7 only one of the resulting Mixture clouds ignited directly by the spark plug 9, but it can also arrange several spark plugs.

Die Durchführung der neuen Vorschriften ist nicht an Maschinen der beschriebenen Ausführungsformen gebunden. Z. B. kann die Zündvorrichtung in einer Lage zwischen den in den Abb. 2 und 6 dargestellten angeordnet sein. Die Brennstoffeinspritzung wird dann so geregelt, daß die Einspritzung der Leerlaufbrennstoffmenge in einer Kurbelstellung zwischen Beginn und Ende der Vollastbrennstoffladung geschieht. Weitere Abänderungen können sich auf das Kolbenschild oder den ringförmigen Kragen 8 und auf die Zündvorrichtung beziehen. Der Kolbenkragen kann z. B. durch einen an der Zylinderwand befestigten Ring ersetzt werden, der in der inneren Kolbenlage die Wand des Brennraums bildet.The implementation of the new regulations is not tied to machines of the described embodiments. For example, may be arranged in Figs. 2 and 6, the ignition device in a position between the. The fuel injection is then regulated in such a way that the injection of the idle fuel quantity takes place in a crank position between the beginning and the end of the full-load fuel charge. Further modifications can relate to the piston shield or the annular collar 8 and to the ignition device. The piston collar can, for. B. be replaced by a ring attached to the cylinder wall, which forms the wall of the combustion chamber in the inner piston position.

Claims

Patent claims:

ι. Injection internal combustion engine with compression of an air charge to a below the ignition point of the mixture and with spark ignition, characterized in that the An orderly air charge in a manner known per se during the compression stroke Rotary movement executes that the fuel of a coherent subset of the air charge towards the end of the Compression stroke is gradually mixed in, and that the ignition device is arranged and the ignition timing are set so that the ignition is loaded with fuel as the car passes by Partial amount of the air charge takes place at the ignition device.

2. Injection internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the ignition timing is coordinated with regard to the fuel injection direction and the rotational speed of the rotating air such that ignition takes place when a fuel quantity corresponding to the idle power passes the ignition device after mixing with air .

3. Injection internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that for full load, the fuel injection duration is regulated so that each part of the rotating air charge passes through a fuel jet only once and has received even fuel before the deflagration of the mixture takes place.

4. Injection internal combustion engine according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the combustion chamber is designed in the shape of a circular disk and that the fuel jet is injected in the direction of a tendon.

5. Injection internal combustion engine according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the ignition device against direct contact is protected with poorly atomized fuel droplets.

6. Injection internal combustion engine according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the ignition device is located in or near the wall of the combustion chamber and by an on Piston, provided on the cylinder wall or on the cylinder cover projection or a ring that is close to the piston dead center encloses the combustion chamber, is protected.

7. Injection internal combustion engine according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that a plurality of injection devices and ignition devices are provided. ¹ Qo

1 sheet of drawings

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