DE869445C

DE869445C - Mixture-compressing injection internal combustion engine with external ignition, in which the fuel is sprayed onto the piston

Info

Publication number: DE869445C
Application number: DEA2309D
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr-Ing Alt; Wilhelm Dr-Ing Endres
Original assignee: Audi AG; Auto Union AG
Current assignee: Audi AG; Auto Union AG
Priority date: 1944-09-19
Filing date: 1944-09-19
Publication date: 1953-03-05

Description

Gemischverdichtende Einspritz-Brennkraftmaschine mit Fremdzündung, bei der der Brennstoff auf den Kolben aufgespritzt wird Bekannt sind gemischtverdichtende Einspritz-Brennkraftmaschinen, bei denen der Brennstoff auf den Kolbenboden aufgespritzt und das Gemisch durch eine Zündkerze gezündet wird. Bei Teillast-und Leerlaufbetrieb und damit Verringerung der eingespritzten Brennstoffmenge wird die Zündfähigkeit des Gemisches naturgemäß schlecdhter, und es wird erstrebt, dieser Verschlechterung durch Schichtung der Ladung zu begegnen, indem beispielsweise in der Umgebung der Zündkerze ein Gemisch angesammelt wird, dessen Brennstoffanteil für dic° Zündung günstiger ist als an anderen Stellen des Zylinderraumes. Zum Erreichen dieser Schichtung ist schon vorgeschlagen worden, von einer an einem Zylinderrand sitzenden Düse aus bei Vollast den Kraftstoff fächerförmig über den ganzen Verbrennungsraum zu verteilen, dagegen bei Teillast den Fächer immer mehr zusammenzuziehen, bis schließlich bei Leerlauf nur noch ein kleiner Teil des Verbrennungsraumes mit Brennstoff gesättigt wird. Der Bau derartiger Düsen, die je nach der Einspritzmenge die Strahlverteilung ändern, bereitet jedoch erhebliche Schwierigkeiten.Mixture-compressing injection internal combustion engine with spark ignition, in which the fuel is sprayed onto the piston. Mixed compressors are known Injection internal combustion engines in which the fuel is sprayed onto the piston crown and the mixture is ignited by a spark plug. With part load and idling operation and thus reducing the amount of fuel injected will increase the ignitability of the mixture is naturally worse, and efforts are made to prevent this deterioration counteract by stratification of the charge, for example by in the vicinity of the Spark plug a mixture is accumulated, the fuel content of which is required for dic ° ignition is cheaper than at other points in the cylinder space. To achieve this stratification has already been proposed, from a nozzle seated on a cylinder rim to distribute the fuel in a fan shape over the entire combustion chamber at full load, on the other hand, to contract the fan more and more at partial load, until finally at When idling, only a small part of the combustion chamber is saturated with fuel will. The construction of such nozzles, which depending on the injection quantity, the jet distribution change, however, creates considerable difficulties.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben von gemischverdichtenden Einspritz-Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung und Aufspritzen des Brennstoffes auf den Kolben, und das Neue besteht darin, daß bei Teillast der Einspritzzeitpunkt gegenüber Vollast weitgehend verstellt wird und hierdurch der Brennstoffstrahl den Kolben in-einer gegenüber Vollast veränderten ' Stellung im Zylinder beaufschlagt, so daß entweder sich der Ausfallwinkel ändert und der zurückgeworfene Strahl sich in Nähe der Zündkerze ansammelt- oder der aufgespritzte Strahl nur einen durch -den Kolben von dem übrigen Zylinderraum abgetrennten, in seinen Abmessungen kleineren Zylinderraum bestreicht. Durch dieses neue Verfahren wird in einfachster Weise eine Schichtung der Ladung erreicht und damit bei Teillast eine einwandfreie Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches gewährleistet, wobei gleichzeitig der übliche einfaehe Aufbau der .Brennstoffdüse beibehalten wird.The invention relates to a method for operating mixture-compressing machines Injection internal combustion engines with spark ignition and spraying of the fuel on the piston, and the new thing is that at part load the injection timing opposite to Full load is largely adjusted and thereby the fuel jet hits the piston acted upon in a changed position in the cylinder compared to full load, so that either the angle of reflection changes and the reflected beam moves closer the spark plug accumulates or the sprayed jet only passes through the piston from the rest of the cylinder space separated, in its dimensions smaller cylinder space coated. This new process creates a stratification in the simplest possible way of the charge and thus a perfect ignition of the fuel-air mixture at part load guaranteed, while at the same time the usual simple structure of the fuel nozzle is retained.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient nach der Erfindung ein-Kolben, dessen Boden eine Prallfläche aufweist, die den Brennstoffistrahl bei Verstellen des Einspritzzeitpunktes und bei oberhalb der unteren Totpunktlage befindlichen Kolben in den die Zündkerze umgebenden Raum zurückwirft.To carry out the method according to the invention is used according to the invention a piston, the bottom of which has a baffle, which the fuel jet at Adjustment of the injection timing and when it is above the bottom dead center Throws the piston back into the space surrounding the spark plug.

Nach der Erfindung ist dabei vorgesehen, daß die Prallfläche mit der B.rennstoffstrahlachse einen Winkel bildet, der sich mit der Lage des Kolbens im Zylinder ändert. Der Vorteil ,ist hierbei der, daß, beispielsweise in Nähe der unteren Totpunktlage der auftreffende Strahl von dem Kolben derart zurückgeworfen wird, daß ,sich der Brennstoff gleichmäßig über den gesamten Zylinderraum verteilt, während in einer höheren Stellung des Kolbens, die bei Teillastbetrieb einem späteren Einspritzen des Brennstoffes entspricht, der Strahl unter einem anderen Winkel auf den. Kolben auftrifft und dementsprechend - so zurückgeworfen wird, daß er sich mit der unmittelbar die Zündkerze umgebenden Luft vermischt und hier selbst bei kleinsten Einspritzmengen noch für eine gute Zündung des Gemisches sorgt. -Mit besonderem Vorteil bilden dabei die Prallflächen einen im Querschnitt -träpezförmigen Kolbenbodenaufsatz.- An--diesem Aufsatz lassen sich an der Schrägfläche des trapezförmigen Teiles durch Abrundung der Zu.sammenschluAstellen und durch Änderung des Steigungswinkels eine Vielzahl Prallflächenabschnitte ausbilden, die jede für sich einen anderen Ausfallwinkel .des Brennstoffstrahles ergeben, so daß sich damit bei jeder ausgemessenen Brennstoffmenge eine zweckentsprechende Schichtung der Ladung erreichen läßt.- . -. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Prallflädhe als Kolbenbodenstufe ausggdbildet, die in den -oberen Totpunktstellungen des Kolbens von einem gesonderten Raum des Zylinders aufgenommen wird. Durch dieses Abschließen eines kleinen Teilraumes wird damit in jedem Fall. auch bei .geringsten Brennstoffmengen ein zündfähiges Gemisch erreicht, und außerdem erhält -der'Kol'ben eine verhältnismäßig einfache Au.sbildung,".dasich die Stufe oder eine sonstige Erhebung leicht herstellen läßt.According to the invention it is provided that the baffle with the B. the fuel jet axis forms an angle that corresponds to the position of the piston in the Cylinder changes. The advantage here is that, for example, near the lower Dead center position the incident beam is reflected back by the piston in such a way that that, the fuel is evenly distributed over the entire cylinder space while in a higher position of the piston, the later injection in partial load operation of the fuel corresponds to the jet at a different angle on the. Pistons hits and, accordingly - is thrown back in such a way that it comes to terms with the immediate The air surrounding the spark plug is mixed, even with the smallest injection quantities still ensures good ignition of the mixture. - Form with particular advantage here the baffles have a trapezoid-shaped piston crown attachment - on this one Attachments can be rounded off on the sloping surface of the trapezoidal part of connecting points and by changing the angle of inclination a large number Form baffle sections, each of which has a different angle of incidence .of the fuel jet, so that with each measured amount of fuel an appropriate stratification of the cargo can be achieved. -. After another Embodiment of the invention, the Prallflädhe is designed as a piston crown step, those in the top dead center positions of the piston from a separate space of the Cylinder is added. This closing off a small sub-space becomes so in any case. An ignitable mixture even with the smallest amounts of fuel achieved, and also -the 'piston' receives a relatively simple formation, ". dasich the step or any other elevation can be easily established.

Hierbei ist dann schließlich bei der Erfindung riöch:vorgesehen, d aß in dem.gesonderten Raum des Zylinderkopfes Zündkerzen und Einspritzdüse untergebracht sind.In this case, finally, the invention provides: ate spark plugs and injectors housed in the separate room of the cylinder head are.

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung an vier Ausführungsbeispielen, und zwar zeigt Abb. i -schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine im Schnitt bei unterer Totpunktlage des Kolbens, Abb. 2 die gleiche Maschine bei gegenüber A'bb. i um ga° verschobener Kolbenlage, Abb. 3 schematische Darstellung mit gegenüber Abb. i geänderter Ausbildung und, unterer Totpunktlage des Kolbens, Abb. 4 die -gleiche Maschine mit einer gegenüber Abb. 3 verschobenen Kolbenlage.The drawing illustrates the invention using four exemplary embodiments, namely, Fig. i shows a schematic representation of an internal combustion engine in section with the piston at the bottom dead center, Fig. 2, the same machine at opposite A'bb. i piston position shifted by ga °, Fig. 3 schematic representation with opposite Fig. I modified design and, lower dead center position of the piston, Fig. 4 the same Machine with a piston position shifted compared to Fig. 3.

Nach den Abb. i und 2 enthält der Zylinderkopf i einer Brennkraftmaschine 2 neben einer Einspritzdüse 3 eine-Zündkerze 4. Ein Kolben 5 ist, im Querschnitt gesehen, mit-einer trapezförmigen Erhöhung 6 ausgestattet, wobei die Schrägseite 7 des Trapezes mit Ausrundungen 8 und 9 in die Ansdhlußflächen übergehen. Auf diese Schrägfläche 7 trifft der Brennstoffstra'hl io der Düse 3, .die an eine Pumpe i i mit Reglerstange 12 zum Einstellen der Einspritzmenge und zugehörigen Handstellhebel 13 angeschlossen ist. Vom Handstellhebel 13 führt ein Gestänge 14 zu einem Einspritzzeitpunktversteller i5,der somit inAbhängigkeit von derEinspritzmenge .den Einspritzzeitpunkt verstellt.According to Figs. I and 2, the cylinder head i contains an internal combustion engine 2 next to an injection nozzle 3 a spark plug 4. A piston 5 is, in cross section seen, equipped with a trapezoidal elevation 6, the inclined side 7 of the trapezoid with fillets 8 and 9 merge into the connection surfaces. To this The inclined surface 7 is hit by the fuel jet io of the nozzle 3, which is connected to a pump i i with regulator rod 12 for setting the injection quantity and the associated manual lever 13 is connected. A linkage 14 leads from the hand lever 13 to an injection timing adjuster i5, which thus adjusts the injection time as a function of the injection quantity.

Der auf den oberen Abschnitt der Trapezseifie 7 auffallende-Brennstoffstrahl io wird nach Abb. i als Fächer 16 über den Zylinderraum gleichmäßig verteilt, und es ist somit. bei Vollastbetrieb ein -gutes, zündfähiges Gemisch gewährleistet. Beim Verstellen des Handstellhebels 13 gemäß Abb.2 und damit erfolgtem Umschalten auf Teillast oder Leerlauf und entsprechend späterer Einspritzung des Brennstoffes trifft der Strahl ioa auf eine mittlere Stelle 17 der Schrägfläche 7. Damit wird der $irifallswinkel des Brennstoffstrahles ioa geändert, der Ausfallwinkel gleichfalls, und zwar dahingehend, daß ein sehr spitzkegelförmiger Fächer 1611 entsteht, der sich auf den die Zündkerze 4 umgebenden Raum konzentriert und hier ein zündfähiges Gemisch mit der Verbrennungsluft bildet-.The jet of fuel incident on the upper portion of the trapezoidal soap 7 io is evenly distributed over the cylinder space as a fan 16 according to Fig. i, and it is thus. A good, ignitable mixture guaranteed at full load. When adjusting the manual lever 13 according to Fig. 2 and thus switching over to partial load or idle and accordingly later fuel injection the beam ioa hits a central point 17 of the inclined surface 7. This becomes the angle of incidence of the fuel jet changed, the angle of emergence likewise, to the effect that a very conical fan 1611 is created, the concentrates on the space surrounding the spark plug 4 and here an ignitable space Mixture with the combustion air forms.

Nach den Abb. 3 - und 4 ist die Anordnung der nichtdargestellten Einspritzpumpe und des Einspri.tzzeitpunktverstellers die gleiche, wie in den Abb. i und 2. Hier ist ein Kolben 6b mit einem stufenförmigen Ansatz 18 versehen, .der bei Vollastbetrieb, wie dies Abb. 3 veranschaulicht, auf den Brennstoffstrahl iob keinen wesentlichen Einfluß ausübt, sondern mit der Übrigen Kolbenfläche diesen über den ganzen Zylinderraum gleichmäßig verteilt.According to Fig. 3 - and 4 is the arrangement of the injection pump, not shown and the injection timing adjuster are the same as in Figs. i and 2. Here a piston 6b is provided with a stepped extension 18, .the full load operation, As shown in Fig. 3, there is no significant impact on the fuel jet Exerts influence, but with the rest of the piston area this over the entire cylinder space equally distributed.

Bei Teillastbetrieb oder Leerlast -dagegen und entsprechend späterem Einspritzen des Brennstoffes bildet die Stufe 18 den unteren Abschluß einer im Zylinderkopf ib vorgesehenen taschenförmigen Erweiterung i9, in. der durch dieses Abschließen auch bei kleinster Menge ein zündfähiges Gemisch dadurch entsteht, daß .der Brennstoffstrahl iob als geschlossener fächerförmiger Kegel gegen den die Zündllcerze 4b umgebenden Raum geworfen wird, wodurch auch bei kleinsten Einspritzmengen und insbesondere bei Zweitaktmotoren ein zündfähiges Gemisch und damit ein einwandfreier Leerlauf erzielt wird.In the case of partial load operation or idle load, on the other hand, and accordingly later Injecting the fuel, stage 18 forms the lower end of one in the cylinder head ib provided pocket-shaped extension i9, in. which is completed by this Even with the smallest amount an ignitable mixture is created by the fact that the fuel jet iob as a closed fan-shaped cone against the one surrounding the ignition ores 4b Space is thrown, whereby even with the smallest injection quantities and Especially with two-stroke engines an ignitable mixture and therefore a perfect one Idling is achieved.

Claims

PATEN TANSYß, * CHE: i. A method for operating mixture-compressing injection internal combustion engines with external ignition, in which the fuel is sprayed onto the piston, characterized in that at part load the injection time is largely adjusted compared to full load and as a result the fuel jet acts on the piston in a position in the cylinder that is different from full load so that either the deflection angle changes and the reflected jet collects in the vicinity of the spark plug or the sprayed jet only brushes a smaller cylinder space separated by the piston from the rest of the cylinder space. z. Internal combustion engine for carrying out the method according to claim i, characterized in that the bottom of the piston has an impact surface which throws the fuel jet back into the space surrounding the spark plug when the injection time is adjusted and when the piston is above the bottom dead center. 3. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the baffle forms an angle with the fuel jet axis which changes with the position of the piston in the cylinder. q .. Internal combustion engine according to claims 2 and 3, characterized in that the impact surfaces form a trapezoidal piston attachment in cross section. 5. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the impact surface is designed as a piston crown step which is received in the upper piston positions by a separate space of the cylinder. 6. Internal combustion engine according to claim 5, characterized in that the spark plug and the injection nozzle are provided in the separate space of the cylinder head.