DE872686C

DE872686C - Internal combustion engine working with air compression and self-ignition

Info

Publication number: DE872686C
Application number: DED1413D
Authority: DE
Inventors: Otto Schilling
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1941-01-23
Filing date: 1941-01-23
Publication date: 1953-04-02

Description

Mit Luftverdichtung und Selbstzündung arbeitende Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine mit Luftverdichtung und Selbstzündung arbeitende Brennlcraft;maschine, bei der sich die Verdichtungsluft. am Ende des Verdichtungshubes, teilweise in einem zwischen Kolbenoberfläche und Zylinderkopfinnenfläche liegenden Brennraumteil und teilweise in einem vom Zylinderraum abgesetzten Brennraum beefindet,, der dieVerbrennungsluft z.. B. zum größtem Teil aufnimmt und der durch eine Drosselöffnung mit dem erwähnten Zylinderraum in Verbindung steht, die am Ende des Verdichtungshubes noch zusätzlich gedrosselt wird, während flüssiger Brennstoff durch die Drosselöffnung hindurch in den vom Zylinderraum abgesetzten Brennraum eingespritzt wird, und die Ausblasung über die zusätzlich gedrosselte Verbindung erfolgt.Internal combustion engine working with air compression and compression ignition The invention relates to a working with air compression and auto-ignition Brennlcraft; machine in which the compression air. at the end of the compression stroke, partially in one lying between the piston surface and the inner surface of the cylinder head Part of the combustion chamber and partially located in a combustion chamber separated from the cylinder chamber. which takes up most of the combustion air, for example, and which through a throttle opening is in communication with the mentioned cylinder chamber, which is at the end of the compression stroke is additionally throttled, while liquid fuel through the throttle opening is injected through into the combustion chamber separated from the cylinder chamber, and the Blow-out takes place via the additionally throttled connection.

Das Neue und Fortschrittliche wird nach der Erfindung darin gesehen, daß die zusätzliche Drosselverbindung die Form eines vorzugsweise parallel zum Kolbenboden verlaufenden flachen Spaltes. hat, durch den der Brennkammerinhalt fächer- oder bandartig austritt. Ein w eiteree Merkmal der- Erfindung ist, daß der Überströmdrosselöffnung zwischen Brennkammer und Zylinderraum gegenüber eine Prallfläche mit einer Abreißkante angeordnet ist.According to the invention, what is new and progressive is seen in that the additional throttle connection has the shape of a preferably parallel to the piston head running shallow gap. has through which the combustion chamber contents fan or exits like a ribbon. Another feature of the invention is that the overflow throttle opening between the combustion chamber and the cylinder space opposite an impact surface with a tear-off edge is arranged.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß beim Ausblasen der Brennkammer in den Brennraum .durch mehr runde, geschlossene Strahlen, wie. dies bei den bisher bekannten Brennkraft-. maschinen; der Fall ist, die Verbrennungsluft zu ungleichmäßig mit. dem Brennstoff in Berührung gelangt. Aus diesem Grunde ist beim Erfindungsgegenstand: dafür gesorgt, daß der Kammerinhalt nicht in der bekannten Weise durch einen längeren Kanal oder durch einzelne, im wesentlichen runde Löcher als geschlossener Strahl, sondern in der er--,vähnben flachen Form in den Hauptb,rennr aum übertritt. Weiterhin hat zu der Anordnung des flachen Spaltes in Anpassung an den flachen Verbrennungsraum über denn Arbeitskolben noch Anlaß gegeben, daß die Geschwindigkeit des ausströmenden Brennkammerinhalts an der dem Brennraum zugekehrten Spaltmündung größer sein soll als an der Einspritzöffnung der Brennkammer. Denn, duroh die höhere Geschwindigkeit wird erstens erreicht, daß eine weitere Auflockerung des BTennstoffs erfolgt und zweitens wird: erreicht, da@B die Brenimstofftröpfchen wirklich von deir Kante der Pr@allfläche abgerissen und in den Hauptbeennraum hineingeschleudert werden.The invention is based on the knowledge that when blowing out the combustion chamber in the More round, closed combustion chamber Rays like. this with the previously known internal combustion. machinery; the case is, the combustion air is too uneven. comes into contact with the fuel. For this reason, the subject matter of the invention: ensures that the chamber contents not in the known way through a longer canal or through individual, im essential round holes as a closed ray, but in which he -, vähnben flat shape in the main room crosses over. Furthermore, has to the arrangement of the flat gap in adaptation to the flat combustion chamber over the working piston still given that the speed of the outflowing combustion chamber contents should be larger at the gap opening facing the combustion chamber than at the injection opening the combustion chamber. Because, by the higher speed is first achieved that a further loosening of the fuel takes place and secondly is: achieved, because @ B the fuel droplets really torn off the edge of the pr @ all surface and be thrown into the main chamber.

In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsb:eis.pi-elen dargestellt, und zwar zeigt Die Abb. 4:2, 3, q., 6 und 8-je einen Längsschnitt durch .den mit einer kugelförmigen Vorlcarnmer versehenen Arbeibskolben einer Dieselmaschine und einer schräg hierzu angeordneten Brenns:toffeinspritz:düi!se, die Abb. 5 eine Unteransicht des vom Zylindermantel begrenzten Zylinderkopfbodenabschnittes, die Ab#b. 7 eine Ansicht von unten auf eine Prallfläche des. Zylinderkopfes in Einzeldarstellung, die Abb. 9 und 1o eine im Zylinderkopf angeordnete Vorkammer.In the drawing, the invention is in several embodiments: eis.pi-elen shown, namely shows Fig. 4: 2, 3, q., 6 and 8 - each a longitudinal section through .the working piston of a diesel engine, which is provided with a spherical preheater and a fuel injection: nozzle arranged at an angle to this, Fig. 5 a Bottom view of the cylinder head base section delimited by the cylinder jacket, the Ab # b. 7 shows a view from below of an impact surface of the cylinder head in an individual illustration. Figs. 9 and 1o show an antechamber arranged in the cylinder head.

Die Abb.2! und 7 sind gegenüber den. übrigen. Abbildungen in einem größeren Maßstab gezeichnet. Bei allen sind mit i der .,1,rbeitszylinder, mit 2- der in diesem Zylinder gleitende KOlbeu, mit 3 eine im Kalben angeordnete seitlich zur Zylinderachse versetzte kugelförmige Brennkammer und mit q. die schräg zu dieser im Zylinderkopf 5 angeordnete Brennstoffeinspritzdüse gekennzeichnet. Weiterhin kennzeichnen bei allen Ausführungsbeispielen 6 die Überströmöffnung der Vorkammer, 7 einen vor der Düsenmündung sich erstreckenden Einspritzkanal und 8 eine flache Mulde im Kolbenboden, die gleichzeitig eine öffnung. der Aus- und Einlaßventile 9, 1o erlaubt, wenn der Kolbenboden 2 eine innere Totlage einnimmt.The Fig.2! and 7 are opposite the. rest. Images in one drawn larger scale. With i the., 1, working cylinder, with 2- the KOlbeu sliding in this cylinder, with 3 one arranged in the calving on the side spherical combustion chamber offset to the cylinder axis and with q. which is oblique to this marked in the cylinder head 5 arranged fuel injector. Farther characterize in all exemplary embodiments 6 the overflow opening of the antechamber, 7 an injection channel extending in front of the nozzle orifice, and 8 a flat one Trough in the piston crown, which is also an opening. the exhaust and intake valves 9, 1o allowed when the piston head 2 assumes an internal dead position.

Beim Ausführungsbeispiel nach Abb. i ist nun: der Bodendes Zylinderkopfes 5 so weit abgedreht, daß uni den Einspritzkanal 7 herum ein kurzes Zylinderstück i i stehentleibt (Abt. i und 2). Die Stirnfläche 1z- des Zylinderstückes 1i liegt zu dem vorzugsweise gleichfalls ebenen Kol@benbod'en parallel und gleichzeitig ,ist für eine- scharfe äußere Randkante 13 Sorge getragen, die gegebenenfalls auch etwas. hinterdreht sein kann. -D.ie Fläche 12 dient gemnäß der Erfindung als Prallfläche. Sie verhindert, d'aß beimAusiblasen der Vorkammer 3 mitgerissene Brennstoffteilchen gegen den Boden des Zylinderkopfes geschleudert und an diesem entlanggeblasen werden. Sie bilden dort einen Flüssigkeitsspiegel und werden nur unvollkommen verbrannt. Die Prallfläche 12- soll also diese Brrenrnstoffteilchen abfangen. Durch die Ausblaseenergie werden sie dann gegen die Kante 13 getrieben, wo sie fein verteilt abgerissen und in den Brennraum zwischen Zylinderkopf und Arbeitskolben geschleudert werden (Abt. 2).In the embodiment according to Fig. I is now: the bottom of the cylinder head 5 turned so far that uni the injection port 7 around a short cylinder piece i i standing upright (Dept. i and 2). The end face 1z of the cylinder piece 1i is located is parallel and at the same time to the preferably likewise flat piston body for a sharp outer edge 13 taken care of, possibly also something. can be back-turned. D. According to the invention, the surface 12 serves as a baffle surface. It prevents the fuel particles entrained when the antechamber 3 is blown out be thrown against the bottom of the cylinder head and blown along it. There they form a liquid level and are only incompletely burned. The impact surface 12 should therefore intercept these fuel particles. Through the blowout energy they are then driven against the edge 13, where they are torn off and finely distributed be thrown into the combustion chamber between the cylinder head and the working piston (Dept. 2).

Die Prallfläkehe mit ihrer Abreißkante kann auch einem besonderen Einsatz 1q. angehören, wie die Abb. 3 zeiget. Es hat die Anordnung den Vorteil, daß für diese Ausführung der Zylinderkopf einer gewöhnlichen Vorkammermaschine verwendet werden; kann, im: deir normalerweise die Vorkammer im Zylinderkopf angeordnet ist.The impact surface with its tear-off edge can also be a special one Use 1q. belong, as Fig. 3 shows. The arrangement has the advantage that the cylinder head of an ordinary pre-chamber machine is used for this design will; can, in: deir normally the prechamber is arranged in the cylinder head.

Es wird in diesem Fall lediglich an Stelle des Vorkammereinsatzes die Büchse 14 eingesetzt und ein mit der Vorkammer 3 versehener Kolben angeordnet. Durch eine entsprechende Passung oder durch entsprechend angeordnete Luftspalte zwischen der Einsatzbürhse 1q. und der gekühlten Wand der die Büchse aufnehmenden Zylinderkopfbohrung können auch bestimmte Wärmeverhältnisse an der Prallfläche geschaffen werden. Ähnliches gilt auch für eine Anordnung nach den Abb. d. und 5, bei der die Prallfläche durch eine am Zyl.ind-@rlcopf 5 befestigte Lochplatte 15 gebildet wird. Wie die Abb. 6 zeigt, kann die Prallfläche 16 auch mit einem Kragen 17 vegsehen sein, der dann, wenn der Arbeitskolben 2 sich seiner inneren Totlagge nähert, in die übersträmäffnung 6 zwvschen Vorkammer und Zylinderraum eintritt. Dieser Kragen ist mit Überströmschlitzen 18 versehen, die gerade so hoch sind wie die Mulde 8 im Kolbenboden tief ist und .die in, solcher Höhe angeordnet sind, daß sie in gleicher Höhe wie die Kollbenbo.denmulde liegen, wenn der Kolben 2 seine innere Totlage einnimmt. Die Anordnung hat den Vo@rtei:l, daß dann, wenn der Kolben sich bereits wieder nach abwärts bewegt, zunächst der enge Überströmdurchschnitt zwischen Vorkammer und Brennraum aufrechterhalten bleibt. Wie lange dies der Fall ist, hängt von der Höhe der Überströmsehlitze 18 und von der Kragenhöhe 17 ab. Außerdem sorgen die Überströmschlitze 18 dafür, daß die von der Abreißkanvte 13' absprühenden Brennstoffteilchen nur in einer bestimmten Richtung in den Brennraum geschleudert werden. Eine Richtwirkung kann auch dadurch erzielt werden, daß man der Prallfläche eine bestimmte Neigung gibt. Auch kann die Abreißkante 1-3 zur Mündung des Einspritzkanals 7 bzw. zur Mündung der Überströmöffnung exzentrisch (Abt. 7) oder sonstwie beliebig verlaufen. Die Prall- bzw. Abspritzein:sätze werden zwerkm"aßig aus, einem korrosionsfesten und hitzebeständigen Werkstoff hergestellt. Je nach dem Grad des Berührungsdrucks- zwischen den Einsätzen und dem gekühlten Zylinderkopf boden sowie je nach der Größe der Berührungsfläche können die Einsätze wärmer oder kühler gehalten werden. Zweckmäßig beträgt der Vorkammerinhallt etwa 30 bis q.01/0 des gesamten Kompressionstraumes,, Die Vorkammer kann auch zentral im Kolhen angeordnet werden, wobei die Einspritzduse 4 entweder in ihrer Schrägordnung belassen werden kann, wie die A.bb. 8 zeigt, oder es wird die Einspritzdüse ebenfalls zentral, in &r Zylinderachse liegend, angeordnet. I1m die Vorkammer 3 leicht bearbeiten zu können,, ist zweckmäßig deren untere Hälfte durch eine Schraubkappe ig begrenzt. Zum Polieren der Vorkammerwände wird mit dem Werkzeug durch die Schrau:böffnung 2o .eingefahren und nach dem Polieren die Öffnung 2-o durch den Stopfen ig verschlossen. Gleichzeitig dient das Ei:nsatzs-tüclc i9 als Wärmespeicher.In this case, the sleeve 14 is used instead of the antechamber insert and a piston provided with the antechamber 3 is arranged. With a corresponding fit or with correspondingly arranged air gaps between the insert sleeve 1q. and the cooled wall of the cylinder head bore receiving the liner, certain thermal conditions can also be created at the impact surface. The same applies to an arrangement according to Fig. D. and 5, in which the impact surface is formed by a perforated plate 15 attached to the Zyl.ind-@rlcopf 5. As Fig. 6 shows, the impact surface 16 can also be provided with a collar 17 which, when the working piston 2 approaches its inner dead position, enters the overflow opening 6 between the antechamber and the cylinder space. This collar is provided with overflow slots 18 which are just as high as the recess 8 in the piston head and .the are arranged in such a height that they are at the same height as the Kollbenbo.denmulde when the piston 2 is in its inner dead position occupies. The arrangement has the advantage that when the piston is already moving downwards again, the narrow overflow area between the antechamber and the combustion chamber is initially maintained. How long this is the case depends on the height of the overflow braid 18 and on the collar height 17. In addition, the overflow slots 18 ensure that the fuel particles sprayed off by the Abreißkanvte 13 'are only thrown into the combustion chamber in a certain direction. A directional effect can also be achieved by giving the impact surface a certain inclination. The tear-off edge 1-3 to the mouth of the injection channel 7 or to the mouth of the overflow opening can also run eccentrically (section 7) or in any other way. The impact or spray-off inserts are manufactured from a corrosion-resistant and heat-resistant material. Depending on the degree of contact pressure between the inserts and the cooled cylinder head base and the size of the contact surface, the inserts can be kept warmer or cooler The prechamber interior is expediently about 30 to q.01 / 0 of the entire compression space, The prechamber can also be arranged centrally in the piston, whereby the injection nozzle 4 can either be left in its inclined order, as shown in Fig. 8, or the injection nozzle is also arranged centrally, lying in the cylinder axis. In order to be able to process the prechamber 3 easily, its lower half is expediently limited by a screw cap . Retracted and after polishing the opening 2-o closed with the plug. At the same time the insert serves clc i9 as heat storage.

Vorteile der beschriebenen Anordnung sind eine gute Gemischbildung, die den gesamten Birennstoff erfaßt, da vor Einleitung der Verbrennung kein Austreten desselben in den Zylinderraum möglich ist; keine engen Vorkammeraustrittsquerschnitte, daher Vermeidung von Kraft- und Wärmeverlusten sowie die Möglichkeit einer Drehzahlerhöhung; Erleichterung des Startens, da der ganze Brennstoff in die heiße, ungekühlte Luft in der Vorkammer eingespritzt wird. Auch ist die Temperatur in der Kolbenmulde 8 weben des beschränkten Sauerstoffvorrates :. dort eher niedriger als im übrigem Kolbenlyode@n;. Die zentrale Anordnung nach Abb. 8 hat außerdem den Vorteil, daß die Wärmeabstrahlung nach allen Richtungen hin eine gleichmäßige ist und sich der Kolben unter dem Einfluß der Wärme nicht verzieht. Die Erfindung kann sowohl für Zwei- wie Viertaktmaschinen verwendet werden.Advantages of the described arrangement are a good mixture formation, which covers all of the pear fuel, since there is no leakage before combustion is initiated the same is possible in the cylinder space; no narrow antechamber outlet cross-sections, therefore avoidance of power and heat losses as well as the possibility of increasing the speed; Ease of starting because all the fuel is in the hot, uncooled air is injected in the antechamber. The temperature in the piston recess is also 8 weaving the limited oxygen supply:. rather lower there than in the rest of the world Piston lyode @ n ;. The central arrangement of Fig. 8 also has the advantage that the heat radiation in all directions is uniform and the Piston does not warp under the influence of heat. The invention can be used for Two- and four-stroke machines can be used.

Die Abb. 9 und io zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer Anordnung der Vorkammer im Zylinderkopf. Den übrigen Ausfüih@rungsbeispielen wesensgleiche Teile sind in diesen beidien Abbildungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen und die Wirkungsweise dieser .#l"usifü#,vrungsbeispieleergibt sich aus derZeichnung ohne weiteres.Figs. 9 and io show a further embodiment with a Arrangement of the prechamber in the cylinder head. Identical in nature to the other exemplary embodiments Parts are provided with the same reference symbols in these two figures and the mode of action of these examples can be seen from the drawing just like that.

Beim Ausblasen der Vorkammer werden durch den überströmkanal mitgerissene Brennstoffteilchen von der P.rallfläche 12 am Kolbenboden aufgefangen, durch den Drosselspalt oberhalb der Pra.llfläche 12 mitgerissen und infolge der Wirkung der an der Brenuraumseite der Prallfläche gelegenen Abreißkante in den Raum 8 hineingeschleudert.When blowing out the antechamber, the overflow channel entrains them Fuel particles caught by the baffle surface 12 on the piston crown, through the Throttle gap above the Pra.llfläche 12 and as a result of the effect of the The tear-off edge located on the firing chamber side of the impact surface is thrown into space 8.

Die Anordnung nach Abh. io unterscheidet sich vom Gegenstand der Abb. 9 nur dadurch., diaß die Einspritzdüse den Brennstoff in zwei Strahlen einspritzt.The arrangement according to Abh. Io differs from the subject in Fig. 9 only by the fact that the injection nozzle injects the fuel in two jets.

Claims

PATENT CLAIMS. -i. Brenu engine working with air compression and compression ignition, in which the compression air at the end of the compression stroke is partly in a combustion chamber portion between the piston surface and the inner surface of the cylinder head and partly in a combustion chamber separated from the cylinder chamber, which is connected to the aforementioned cylinder chamber through a throttle opening, which at the end of the compression stroke is additionally throttled, while at the same time liquid fuel is injected through the throttle opening into the combustion chamber separated from the cylinder chamber -, vird and the outgassing takes place via the additionally throttled connection the shape of a flat gap, which preferably runs parallel to the piston head, through which the combustion chamber contents emerge in a fan-like and band-like manner. z. Bursting engine according to Claim 1, characterized in that the overflow throttle opening is arranged between the combustion chamber and the cylinder, opposite an impact surface (12) with a tear-off edge (13). 3. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the baffle is arranged on the cylinder head and the combustion chamber separated from the cylinder chamber in the working piston. 4. Internal combustion engine according to claim 3, characterized in that the baffle surface by a. Turning in the bottom of the cylinder head is created. 5. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the Prallflä.e from the front edge of a, a lying in front of the throttle opening of the prechamber injection channel receiving insert bushing is formed. 6. B: rennkraftmaschi, n: e according to claim 2, characterized in that the impact surface is formed by a plate fastened in the cylinder head. 7. Drennkra, ftmasch.ine according to claim 6, characterized in that the plate is provided with: a in dhe Hauptdrosselöffnun: g of the prechamber at the end of the compression stroke dipping, hollow cylindrical collar with overflow slots in the immediate vicinity of the plate and that the overflow slots in the collar delimiting the impact surface are just as high as a depression provided in the working piston is deep. - &. Brenu engine according to Claim 7, characterized in that the overflow slots are in the collar delimiting the plate. are distributed over the circumference of the collar walls in such a way that the liquid fuel particles spraying off the spray edge are preferably strolled into certain sections of the cylinder space. G. Internal combustion engine according to claims 1 to 8, characterized in that the tear-off edge is arranged eccentrically to the nozzle opening or to an injection channel extending in front of it or to the prechamber and overflow opening. i o. Internal combustion engine according to claims i to 9, characterized in that the injection nozzle is arranged at an angle to the cylinder axis. i i. Internal combustion engine according to claims i to io, characterized in that the prechamber is arranged outside the central axis of the piston. 12. Internal combustion engine according to claims i to ii, characterized in that the prechamber is delimited at the bottom by an insert which serves for better heat retention and closes a lower opening for the introduction of a tool for machining the prechamber walls. Cited pamphlets: "Automobiltechnische Zeitschrift" issue 31 from November 1, 193 0 , pp.741 to 744.