DE839881C - Mixture-compressing four-stroke internal combustion engine operating with spark ignition - Google Patents

Mixture-compressing four-stroke internal combustion engine operating with spark ignition

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DE839881C
DE839881C DED1571D DED0001571D DE839881C DE 839881 C DE839881 C DE 839881C DE D1571 D DED1571 D DE D1571D DE D0001571 D DED0001571 D DE D0001571D DE 839881 C DE839881 C DE 839881C
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DED1571D
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Wilhelm Dipl-Ing Dr Glamann
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Daimler Benz AG
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Daimler Benz AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2720/00Engines with liquid fuel
    • F02B2720/15Mixture compressing engines with ignition device and mixture formation in the cylinder
    • F02B2720/152Mixture compressing engines with ignition device and mixture formation in the cylinder with fuel supply and pulverisation by injecting the fuel under pressure during the suction or compression stroke

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

Mit Zeitpunktfremdzündung arbeitende, gemischverdichtende Viertakt-Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine mit Zeitpunktfremdzündung arlx itende,gemischverdichtendeViertakt-Brennkraftmaschine mit im Zylinderdeckel angeordnetem Ein- und Auslaßorgan, bei der durch eine in der Zylinderwand sitzende Einspritzdüse während des Saughubes leichtflüchtiger Kraftstoff in Richtung auf eine oder mehrere der Einspritzdüse gegenüberliegende Zündkerzen eingespritzt wird.Mixture-compressing four-stroke internal combustion engine operating with spark ignition The invention relates to a mixture-compressing four-stroke internal combustion engine with spark ignition with arranged in the cylinder cover inlet and outlet, in which by one in the Injection nozzle seated on the cylinder wall during the suction stroke of highly volatile fuel in the direction of one or more spark plugs opposite the injector is injected.

Die Erfindung besteht darin, daß bei ebener Ausbildung der Zylinderdeckelinnenfläche der Kolben auf der Einspritzdüsenseite eine Vertiefung aufweist, die über eine starke Abrundung und eine quer zur Einspritzdüsenachse verlaufende, im inneren Kolbentotpunkt der Zylinderdeckelinnenfläche stark genäherte Erhöhung in eine leicht abfallende Kolbenfläche übergeht. Außerdem ist in der Kolbenoberfläche eine taschenförmige Ausnehmung vorgesehen, in die bei der inneren Totpunktlage des Kolbens die Zündkerze hineinragt oder Zündkerzen hineinragen.The invention consists in that with a flat design of the inner surface of the cylinder cover the piston on the injection nozzle side has a recess that has a strong Rounding and one running transversely to the injection nozzle axis in the inner piston dead center the cylinder cover inner surface closely approximated increase in a slightly sloping Piston surface passes. In addition, there is a pocket-shaped surface in the piston surface Recess is provided in which the spark plug in the inner dead center position of the piston protrudes or spark plugs protrude.

Gemäß der Erfindung wird also in einem kleinen seitlichen an den Hauptbrennraum sich anschließenden Zündraum und nicht im Hauptbrennraum gezündet. Nach der Zündung pflanzt sich die bestehende Zündflamme infolge der weiteren Annäherung des flachen Teiles des Kolbens an den Zylinderkopf in der Strömungsrichtung des nach dem Hauptbrennraum zu verdrängten Gemisches sehr gleichmäßig auf den Hauptbrennraum fort, ohne daß es möglich ist, daß eine von der Zündstelle ausgehende Druck- welle eine das Klopfen hervorrufende Initialzündung ini flauptbrennraum verursachen kann. Dabei hat die Zündflamme einen ausreichenden Raum für ihre Ausbreitung zur Verfügung, und dieser Raum hat eine ganz bestimmte Richtwirkung.Außerhalb dieser Richtung sind der Flamme keinerlei Ausdehnungs- möglichkeiten gegeben. Die Erfindung ist von besonderer Bedeutung für stark wärmebeanspruchte Maschinen, wie Flug- motoren t1. dgl., die meist mit mehr als zwei im Zylinderdeckel hängenden Ventilen ausgerüstet sind. Sie ist allgemein für gemischverdichtende, fremd- zündende Maschinen anwendbar, jedoch für solche @1 aschinen, l>ei welchen ein besonders leicht zu Klopf- erscheinungen neigender Leichtbrennstoff unmittel- bar in den Brennraum oder Zylinderraum der _NIa- schine eingespritzt wird, von besonderer Bedeutung. In der "Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erlindting dargestellt. Es zeigt _1b1>. i den Zylinder einer \'iertalct-I>rentilcraft- niaschine in der Draufsicht, .\111t. 2 einen Schnitt durch Zylinder und Kolben nach der Linie 2-2 der Abb. t. Ahlr. 3 einen Schnitt durch den Zylinder nach der I_ittic' 3-3 der Alb. i finit einer Ansicht des Kolbens In id :\111t. .I einen ähnlichen Schnitt wie Abb. 2, jedoch mit etwas andersartiger Ausbildung des Kolben- bodens. In dein Zylinder io gleitet ein Kolben i i, dessen l')odcti 12 11111: einer einseitig angeordneten Ver- tiefung 13 versehen ist. Beim Saugkult des Kolbens wird durch die Einlaßveritile i-1 Luft angesaugt, die beirrt darauffolgenden Verdichtungshub m oberen "feil des Zylinders io verdichtet wird. Gleichzeitig tnit dein Ansaugen der Luft wird durch die Ein- spritzdüse 15 der Brennstoff in feiner Verteilung in die Verbrennungsluft eingespritzt und durch innige Venneugung beider Teile <las brennbare Gemisch gebildet. Die Gemischbildung wird dadurch unter- stützt, claß der nicht vertiefte Teil des Kolbenhodens 12 wiihrend des Verdichtungshubes als Verdränger w irkt, der die finit Brennstoff angereicherte Luft in die Vertiefung 13 hinein verdrängt und dadurch eine lebhafte Verwirbelung der Verbrennungsluft mit den eingespritzter, Brennstoffteilchen herbeiführt. Gegen Ende des Verdichtungshubes befindet sich der größte Teil des brennbaren Gemisches in der Vertiefung 13 des Kolbenbodens, so daß diese nach der Entzündung des Gemisches durch die Zünd- kerzen 16 als Brennka@miner dient. Nach beendetem Arbeitshub werden die Verbrennungsgase durch die Auslaßventile 17 ausgestoßen. Die Zündkerzen 16 Befinden sich abseits von der Brennkammer 13 in derjenigen Zone der Zylinder- wandung, die dem nicht vertieften Teil des Kolben- bodens 12 zunächst liegt. Sie sind im vorliegenden Falle an der von der Brennkammer am weitesten entfernten Stelle der Zylinderwandung angeordnet, und zwar so, daß sie, wenn der Kolben i i seinen Einwärtshuh beendet, in seitlichen Taschen 18 des Kolbenbodens (Abb. 2) bzw. gegenüber der abgeschrägten Außenkante i g des Kolbenbodens (Abb.4) liegen. Sie werden also vom Kolbenboden gewissermaßen beschattet.According to the invention, ignition takes place in a small lateral ignition chamber adjoining the main combustion chamber and not in the main combustion chamber. After ignition, the existing pilot flame is planted very evenly in the flow direction of the mixture to be displaced towards the main combustion chamber due to the further approach of the flat part of the piston to the cylinder head to the main combustion chamber without it being possible is that a pressure emanating from the ignition point wave an initial spark that causes knocking ini can cause a main combustion chamber. Has the pilot light has enough space for its Spread available and this space has a very specific directional effect outside of this Direction of the flame are no expansion opportunities given. The invention is of particular importance for machines that are highly exposed to heat, such as motors t1. Like., usually with more than two im Cylinder cover hanging valves are fitted. It is generally used for mixture-compressing, external igniting machines applicable, but for such @ 1 machines, which are particularly easy to knock light fuel that tends to appear directly bar into the combustion chamber or cylinder chamber of the _NIa- machine is injected, is of particular importance. In the "drawing are two exemplary embodiments the Erlindting. It shows _1b1>. i the cylinder of a \ 'iertalct-I> rentilcraft- niaschine in plan view, . \ 111t. 2 a section through the cylinder and piston according to line 2-2 of Fig. t. Ahlr. 3 shows a section through the cylinder according to FIG I_ittic '3-3 of the Alb. i finite view of the piston In id : \ 111t. .I a similar section to Fig. 2, however with a slightly different design of the piston soil. A piston ii slides into your cylinder io, its l ') odcti 12 11111: a one-sided arrangement depression 13 is provided. At the suction cult of the piston air is drawn in through the inlet valve i-1, the confuses the following compression stroke m upper "for the cylinder io is compressed. At the same time tnit your sucking in the air is by the intake spray nozzle 15 the fuel in fine distribution in the combustion air is injected and through intimate Neugung both parts <read combustible mixture educated. The mixture formation is thereby supports, the non-recessed part of the piston testicle 12 during the compression stroke as a displacer w irkt that the finite fuel enriched air in the recess 13 is displaced into it and thereby a lively swirling of the combustion air with brings about the injected fuel particles. Towards the end of the compression stroke is most of the combustible mixture in the Well 13 of the piston head, so that this after the ignition of the mixture by the ignition candles 16 serves as a Brennka @ miner. After finished The combustion gases are through the working stroke Exhaust valves 17 ejected. The spark plugs 16 are located apart from the Combustion chamber 13 in that zone of the cylinder wall that corresponds to the non-recessed part of the piston floor 12 is initially. You are in the present Fall on the furthest from the combustion chamber arranged at a remote point of the cylinder wall, in such a way that when the piston ii his Einwärtshuh ended, in side pockets 18 of the Piston crown (Fig. 2) or opposite the bevelled outer edge ig of the piston crown (Fig. 4). So you are, so to speak, shadowed by the piston crown.

Der nicht vertiefte Teil des Kolbenbodens 12 ist kurz vor der Übergangsstelle 20 zur Brennkammer bei 24 etwas nach oben ausgebuchtet, so daß er an dieser Stelle höher liegt als an der Zündstelle 16.The non-recessed part of the piston head 12 is just before the transition point 20 to the combustion chamber at 24 slightly bulged upwards, so that it is at this point higher than at ignition point 16.

Es hat sich gezeigt, daß es hei Benutzung der beschriebenen Anordnung möglich ist, auch in Brennkraftniaschinen mit hoher Wärmebeanspruchung, beispielsweise in Flugmotoren, Brennstoffe mit einer wesentlich niedrigeren Oktanzahl als der üblichen ohne Klopfneigung der Maschine zu verarbeiten, wobei die Verdichtung nicht herabgesetzt zu werden brauchte und auch kein Absinken der Leistung und keime Erhöhung des Brennstoffverbrauches eintrat. Andererseits konnte bei Verwendung von Brennstoffen üblicher Oktanzahl die Verdichtung erhöht werden, ohne daß eine Neigung der Maschine zum Klopfen eintrat, während sich gleichzeitig eine Verringerung des spezifischen Brennstoffverbrauches ergab.It has been shown that when using the described arrangement is possible, even in internal combustion engines with high thermal stress, for example in aircraft engines, fuels with a significantly lower octane number than usual to process without the machine's tendency to knock, whereby the compression is not reduced Needed to be and also no decrease in performance and germ increase in fuel consumption entered. On the other hand, when using fuels with a normal octane rating the compression can be increased without the machine tending to knock, while at the same time there is a reduction in the specific fuel consumption revealed.

Die Ursache hierfür wird darin gesehen, daß durch die erfindungsgeniätie Anordnung der Zündkerzen verhindert wird, daß sich von den Zündstellen ausgehende Druckwellen innerhalb des bis nahe an die Selbstzündungsgrenze heran verdichteten Gemisches bilden, die der Zündflamme voraneilen und das Gemisch in der Brennkanmier explosionsartig verbrennen lassen würden. Dadurch, daß die sich von den Zündstellen ausbreitende Zündflamme den verhältnismäßig niedrigen Rautn zwischen den kühlenden Metallwänden des Zylinderkopfes und des unvertieften Kolbenbodenteiles durchlaufen muß, wird die Flamme verhältnismäßig kühl gehalten. Sie kann daher in den anfangs von ihr erfaßten Gemischteilen keine so große Drucksteigerung hervorrufen, daß gefährliche Druckwellen innerhalb des Gemisches entstehen. Andererseits hat die Zündflamme Gelegenheit, sich beim Voranschreiten von der Zündstelle zur Brennkammer auch nach beiden Seiten hin auszubreiten, so daß an der Brennkammer eine breite Flammenfront eintrifft, die darin auch tatsächlich zu einer reinen Flammenzündung und damit zur exakten Beherrschung des Zündzeitpunktes in der Brennkammer führt.The reason for this is seen in the fact that the genius of the invention Arrangement of the spark plugs is prevented from proceeding from the ignition points Pressure waves within the compressed to close to the auto-ignition limit Form a mixture that rushes ahead of the pilot flame and the mixture in the combustion chamber would burn explosively. By the fact that the ignition points spreading pilot flame the relatively low diamonds between the cooling ones Go through the metal walls of the cylinder head and the un-recessed piston crown part must, the flame is kept relatively cool. You can therefore in the beginning the parts of the mixture covered by it do not cause so great a pressure increase that dangerous Pressure waves arise within the mixture. On the other hand, the pilot light has the opportunity when moving from the ignition point to the combustion chamber to both sides spread out so that a broad flame front arrives at the combustion chamber, which actually lead to a pure flame ignition and thus to an exact one Control of the ignition point in the combustion chamber leads.

Von erheblicher Bedeutung ist in dieser Hinsicht auch die Erhöhung des Kolbenbodens bei 24, da hierdurch kurz vor dem Übergang in die Brennkammer 1>c1 der in der Zeichnung dargestellten inneren Totpunktlage des Kolbens gewissermaßen ein Engpaß zwischen Kolbenboden und Zyliiiderkopfwandung gebildet wird, durch den die Zündflamme auf ihrem Weg von der Zündstelle zur Brennkammer hindurchtreten muß, wobei sie weiterhin gekühlt und zur seitlichen Ausbreitung gezwungen wird.The increase is also of considerable importance in this regard of the piston crown at 24, as this results in 1> c1 shortly before the transition into the combustion chamber the inner dead center position of the piston shown in the drawing to a certain extent a bottleneck is formed between the piston crown and Zyliiiderkopfwandung, through the the pilot flame must pass through on its way from the ignition point to the combustion chamber, while still being cooled and forced to spread laterally.

Durch ihre große Entfernung von dem in der Brennkammer befindlichen heißesten Teil der Ladung werden die Zündkerzen gleichzeitig vor Überhitzung geschützt, so daß auch eine wesentliche Ursache für sonst bei hoher Wärmebelastung der Maschine auftretende vorzeitige Glühzündungen des Gemisches beseitigt ist. Das gleiche gilt hinsichtlich der Lage der Auslaßventile 17, wenn diese wie in dem gezeigten Ausführungsbeispiel gegenüber dem nicht vertieften Teil des Kolbenbodens angeordnet sind. Eine solche Anordnung läßt sich beim Vor- handensein zweier Auslaßventile besonders günstig treffen. Due to their great distance from the hottest part of the charge in the combustion chamber, the spark plugs are protected from overheating at the same time The mixture is eliminated. The same is true with regard to the position of the exhaust valves 17 if they are as in the embodiment shown compared to the not recessed part of the piston head arranged are. Such an arrangement can be presence of two exhaust valves particularly favorable meet.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: i. Mit Zeitpunktfremdziindung arbeitende, ge- mischverdichtende Viertakt-Brennkraftmaschine mit im Zylinderdeckel angeordnetem Ein- und Auslaßorgan, bei der durch eine in der Zylinder- wand sitzende Einspritzdüse während des Saug- hubes leichtflüchtiger Kraftstoff' in Richtung auf eine oder mehrere der Einspritzdüse gegenüber- liegende Zündkerzen eingespritzt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß bei ebener Ausbildung der Zylinderdeckelinnenfläche der Kolben auf der Einspritzdüsenseite eine Vertiefung aufweist, die über eine starke Abrundung und eine quer zur Einspritzdüsenachse verlaufende, im inneren Kolbentotpunkt der Zylinderdeckelinnenfläche stark genäherte Erhöhung in eine leicht abfallende Kolbenfläche übergeht. _^. Viertakt-Brennkraftmaschine nach Anspruch r, gekennzeichnet durch eine taschenförmige Ausnehmung in der Kolbenoberfläche, in die bei der inneren Totpunktlage des Kolbens die Zündkerzen) hineinragt(en). Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 400 987, 492 464; französische Patentschrift Nr. 827 354-
PATENT CLAIMS: i. Working with external ignition, Mixed compression four-stroke internal combustion engine with inlet and outlet arranged in the cylinder cover Outlet member, in which by a cylinder wall-mounted injection nozzle during the suction Hubes volatile fuel 'in the direction of one or more of the injection nozzle opposite lying spark plugs is injected, thereby
characterized in that with a flat design of the inner surface of the cylinder cover the piston on the injection nozzle side has a recess which merges into a slightly sloping piston surface via a strong rounding and a transverse to the injection nozzle axis running close to the inner piston dead center of the cylinder cover inner surface. _ ^. Four-stroke internal combustion engine according to Claim r, characterized by a pocket-shaped recess in the piston surface into which the spark plugs protrude (s) when the piston is in the inner dead center position. Cited publications: German Patent Nos. 400 987, 492 464; French Patent No. 827 354-
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1401949B1 (en) * 1962-11-06 1970-01-29 Borg Warner Mixture-compressing reciprocating internal combustion engine

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