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.