DE898094C

DE898094C - Internal combustion engine

Info

Publication number: DE898094C
Application number: DED1760D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr-Ing Glamann; Werner Von Mallinckrodt; Friedrich Dipl-Ing Nallinger
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1940-03-02
Filing date: 1940-03-02
Publication date: 1953-11-26

Description

Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine gemischverdichtende Brennkraftmäschine mit einem Verdichtungsverhältnis von etwa z : 1q., bei der der mit Luft gemischte Betriebskraftstoff während des Saughubes zugeführt und .dabei ein solcher Kraftstoff benutzt wird, .daß bei Erreichung des Verdichtungsend.druckes eine Selbstzündung des Gemisches nicht eintritt, bei der ferner gegen Ende des Verdichtungshubes ein Zündkraftstoff, beispielsweise Gasöl, eingespritzt wird, .dessen Zündtemperatur unter der Temperatur des verdichteten Gemisches liegt und der nach seiner Selbstzündung seinerseits das Hauptgemisch entzündet.Internal combustion engine The invention relates to a mixture-compressing engine Internal combustion engine with a compression ratio of about z: 1q., In which the Operating fuel mixed with air is supplied during the suction stroke and such a fuel is used, that when the compression end pressure is reached a self-ignition of the mixture does not occur, in which further towards the end of the compression stroke an ignition fuel, for example gas oil, is injected, its ignition temperature is below the temperature of the compressed mixture and that after its self-ignition in turn ignites the main mixture.

Es ist bereits bekannt, einen@Dieselmotor :mit gewöhnlichem .Stadtgas zu betreiben, das sich bei den im Fahrzeugdieselmotor auftretenden Verdichtungsdrücken nicht selbst entzündet. Die Entzündung erfolgt vielmehr durch Einspritzung einer kleinen Menge Schweröl. Das Verdichtungsverhältnis. ist dabei r : 15. Da Gase bekanntlich eine hohe Selbstzündungstemperatur besitzen und Klopfneigung nicht besteht, bedeutet es ,auch nichts überraschendes, wenn die genannte Brennkraftmaschine mit .dem Verdichtungsverhältnis von i: 15 betrieben wird.It is already known to have a @ diesel engine: with ordinary city gas to operate that occurs at the compression pressures occurring in the vehicle diesel engine not self-ignited. Instead, it is ignited by injecting a small amount of heavy fuel oil. The compression ratio. where r: 15. As is well known, gases have a high auto-ignition temperature and there is no tendency to knock, means it, also nothing surprising, if the said internal combustion engine with .dem compression ratio operated by i: 15.

Ferner ist ein Vorschlag für ein Zünd und Verbrennungsverfahren bekannt, demzufolge in einer gemischverdichtenden Maschine ein Gemisch aus brennbaren Dämpfen und Luft auf einen beliebigen Druck verdichtet werden soll, bei dem jedoch. die Selbstzündungstemperaturen noch n.idht erreicht -ist und demzufolge die Zündung .dieses verdichteten Gemisches durch Einspritzung eines zweiten Brennstoffes bewirkt werden soll, dessen Zündtemperatur bei dem Verdichtungsenddruck des Hauptgemisches bereits überschritten ist.Furthermore, a proposal for an ignition and combustion process is known, consequently a mixture of flammable vapors in a mixture-compressing machine and air is to be compressed to any pressure, but at which. the Auto-ignition temperatures not yet reached -is and consequently the ignition of this compressed mixture by injecting a second fuel is to be effected, the ignition temperature of which at the final compression pressure of the main mixture has already been exceeded.

Demgegenüber besteht die vorliegende Erfindung darin, .daß der Betriebskraftstoff, vorzugsweise bleihaltiges Benzin, Alkohol od. dgl., in flüssigem Zustand in die Saugleitung eines der Maschine vorgeschalteten Ladegebläses, der Zündkraftstoff dagegen in eine Vorkammer eingespritzt wird, deren der Einspritzdüse gegenüberliegender Mündungskanal gegen Ende des Verdichtungshubes mit der Kolbenoberfläche einen ringförmigen Drosselspalt bildet, durch den das brennendeVorkammergemisch sich allseitig über den .im Kolben befindlichen Hauptbrennraum verteilt.In contrast, the present invention consists in .that the operating fuel, Preferably leaded gasoline, alcohol or the like. In the liquid state in the Suction line of a supercharger upstream of the machine, the ignition fuel on the other hand, is injected into an antechamber, the one opposite to the injection nozzle Orifice channel towards the end of the compression stroke with the piston surface an annular Throttle gap forms through which the burning antechamber mixture spreads out on all sides distributed in the main combustion chamber located in the piston.

Es wird also beidem Erfindungsgegenstand trotz hoher Verdichtung (guter Wirkungsgrad) ein flüssiger, leicht verdampfender Hauptkraftstoff verwendet. Dies ist, ohne Klopfen, nur dadurch möglich, .daß der Zündkraftstoff allseitig über den Verbrennungsraum verteilt wird, wofür die Einspritzung in eine Vorkammer und der Drosselspalt zwischen Vorkammer und Hauptverbrennungsraum erfindungsgemäß sorgen. Die Verwendung leicht verdampfender Hauptkraftstoffe und die Einspritzung vor dem Ladegebiläse hat den Vorteil, .daß außer einer guten, klopfhindernden Verteilung des Kraftstoffes auch eine Leistungserhö!hungdurch Abkühlung der Ladeluft infolge der ihr entzogenen Verdampfungswärme (besonders (hohe Füllung) und eine Wirkungsgradverbesserung des Laders .auftreten.In spite of the high compression (good Efficiency) a liquid, easily evaporating main fuel is used. this is only possible without knocking, that the ignition fuel is on all sides via the Combustion chamber is distributed, for which the injection into an antechamber and the Provide throttle gap between antechamber and main combustion chamber according to the invention. The use of readily vaporizing main fuels and pre-injection Ladegebiläse has the advantage that besides a good, knock-preventing distribution of the fuel also results in an increase in performance due to the cooling of the charge air the evaporation heat withdrawn from it (especially (high filling) and an improvement in efficiency of the loader.

In .der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung durch .die Abb. z und 2 veranschaulicht. Der Maschinenzylinder d ist mit einem Einlaßventil b und einem Auslaßventil c versehen. In dem Kolben d befindet sich eine Vertiefung, in welche die Wandung f des Mündungskanals g einer Vorkammer k derart einmündet, (d-aß in der inneren Kolbentotlage ein .schmaler Ringspalt i von beispielsweise o,5 bis 3 mm oder noch weniger zwischen der unteren Stirnfläche .der Kanalwandung und .dem Kolbenboden entsteht. Der Einlaßleitung h .ist ein zweckmäßig von der Maschine mit Übersetzung angetriebener Turboverdichter L vorgeschaltet, in dessen Saugleitung m eine Einspritzdüse n angeordnet ist, welche z. B. auch .als die Saugleitung umgehende Ringdüse, Brause oder Mehrlochdüse ausgebildet sein, kann. Die Einspritzdüse n ist durch Leine Leitung c an einen Brennstoffbehälter p angeschlossen, aus welchem klopffesterLtichtbrennstoff, z. B. Bleibenzin, der Einspritzdüse n zugeführt wird. Zur Regelung ,der durch. die Düse n eingespritzten Brennstoffmenge ist ein einfacher Regelhahn g vorgesehen, welcher vom Führersitz aus bedient werden kann. Zwischen .dem Brennstoffbehälter p und der Düse n kann gegebenenfalls eine Förderpumpe zwischengeschaltet ,sein.In .der drawing an embodiment of the invention is through . Fig. z and 2 illustrates. The engine cylinder d is equipped with an inlet valve b and an exhaust valve c. In the piston d there is a recess, into which the wall f of the mouth channel g of an antechamber k opens in such a way, (d-aß in the inner piston dead position a .narrow annular gap i of, for example 0.5 to 3 mm or even less between the lower end face of the duct wall and .the piston crown is created. The inlet line h. Is a convenient one from the engine Upstream turbo compressor L driven with translation, in its suction line m an injection nozzle n is arranged, which z. B. also .as the suction line immediately Ring nozzle, shower or multi-hole nozzle can be formed. The injector n is connected by line c to a fuel tank p, from which knock-proof light fuel, z. B. lead gas, the injector n is supplied. Regarding the scheme by. the Nozzle n injected fuel quantity, a simple control valve g is provided, which can be operated from the driver's seat. Between .the fuel tank A feed pump can optionally be interposed between p and the nozzle n.

Eine weitere Einspritzdüse y ist in der Vorkammer h angeordnet. Diese Düse r wird durch eine Leitung s über eine nicht regelbare Einspritzpumpe t beliefert. Durch eine Kupplung u kann die Brennstoffpumpe t an den Abtrieb der Maschine angeschlossen werden, wobei die Kupplung u z. B. durch Anordnung verschieden großer Klauen v (Abb. 2) derart ausgebildet ist"daß sie nur in einer einzigen ganz bestimmten Umfangstellung der Kupplungshälften zueinander eingerückt werden kann. Die Brennstoffpumpe t wird durch einen Tank x beliefert, in welchem sich beispielsweise Gasöl oder anderes Schweröl .befindet. Gegebenenfalls kann die Einspritzpumpe t z. B. zum Anlassen in bezug auf die gelieferteBrennstoffmenge regelbar sein.Another injection nozzle y is arranged in the prechamber h. This nozzle r is supplied by a line s via a non-controllable injection pump t . Through a clutch u , the fuel pump t can be connected to the output of the machine, the clutch u z. B. by arranging claws v of different sizes (Fig. 2) is designed so "that they can only be engaged in a single very specific circumferential position of the coupling halves to each other. The fuel pump t is supplied by a tank x, in which, for example, gas oil or other Heavy oil. If necessary, the injection pump t can be regulated, e.g. for starting, with regard to the amount of fuel supplied.

Im Saughub der Maschine wird .durch den vom Gebläse l ausgeübten Saugzug der Betriebsbrennstoff, z. B. Bleibenzin, durch die Saugdüse 7a in feinverteilter Form in die Leitung in eingesaugt. Der Brennstoff mischt sich hierbei mit .der Luft, welche durch .den Verdichter lauf höheren Druck gebracht wird, wobei ihre Temperatur durch die Ver-Üunstungskälte des eingestäubten Brennstoffes wirksam herabgesetzt .wird. Es wird daher eine besonders hohe Füllung der Maschine erzielt. Infolge der frühzeitigen Einführung des Betriebsbrennstoffes in die Saugleitung während .des Saughubes wird zugleich eine praktisch vollständig gleichmäßige Verteilung des Betriebsbrennstoffes im Maschinenzylinder erreicht. Am Ende des Verdichtungshubes wird von der Pumpe t der Hilfs-oder Zündbrennstoff (z. B. normales.Dieselöl) durch .die Düse r in die Vorkammer h eingespritzt, und zwar derart, daß er durch den Mündungskanal g der Vorkammer hindurch .auf den sich der Wandung f des Mündungskanals nähernden Kolben auftrifft. Da seine Zündtemperatur unterhalb der Verdichtungstemperatur wiegt, wird er sich auf seinem Weg zum Kolbenboden teilweise entzünden, so daß sich der restliche Brennstoff und die bereits entzündeten Brennstoffteilchen -infolge der Drucksteigerung in der Vorkammer durch -den engen Ringspalt i nach allen Seiten hin in .den durch die Kolbenmulde gebildeten Hauptbrennraum verbreiten. Die sich hierbei gleichmäßig und schnell auf den Brennraum verteilendeZündflamme bewirkt alsdann die Zündung des im Brennraum befindlichen verdichteten Gemisches aus Luft und Betriebsbrennstoff.In the suction stroke of the machine, the operating fuel, e.g. B. lead gas, sucked through the suction nozzle 7a in finely divided form into the line in. The fuel mixes with the air, which is brought to a higher pressure by the compressor, whereby its temperature is effectively reduced by the evaporation cold of the dusted fuel. A particularly high filling of the machine is therefore achieved. As a result of the early introduction of the operating fuel into the suction line during the intake stroke, a practically completely uniform distribution of the operating fuel in the machine cylinder is achieved at the same time. At the end of the compression stroke, the pump t injects the auxiliary or pilot fuel (e.g. normal diesel oil) through the nozzle r into the prechamber h in such a way that it passes through the orifice channel g of the prechamber the wall f of the orifice channel approaching piston strikes. Since its ignition temperature is below the compression temperature, it will partially ignite on its way to the piston crown, so that the remaining fuel and the already ignited fuel particles - as a result of the pressure increase in the prechamber through the narrow annular gap i on all sides Spread the main combustion chamber formed by the piston bowl. The ignition flame, which is distributed evenly and quickly over the combustion chamber, then ignites the compressed mixture of air and operating fuel in the combustion chamber.

Die Brennstoffpumpe t, welche, wie bereits oben erwähnt, ohne besondere Regelvorrichtung für die Brennstoffmenge .ausgeführt sein kann, jedoch :auch .z. B. eine mit der Anlaßvorrichtung. ,der Maschine gekuppelt zusätzliche Regelvorrichtung für die Brennstoffmenge besitzen kann, ist hierbei derart bemessen, daß die Menge des in die Vorkammer eingespritzten Hilfsbrennstoffes gerade ausreichen würde, um einen Leerlauf der Maschine mit diesem Hilfsbrennstoff zu ermöglichen. Diese Menge des eingespritzten Hilfsbrennstoffes kann bei allen Belastungen die gleiche bleiben. Geregelt wird lediglioh die Menge des Betriebsbrennstoffes durch Verstellung des Regelhahnes q in der Leitung des Betriebsbrennstoffes. Die Vorkammer la kann, datier unter Umständen einen verhältnismäßig kleinen Rauminhalt erhalten. Die Wendung ,des Mündungskanals f kann durch einen Einsatz gebildet werden, welcher gegebenenfalls durch entsprechende Isolierräume gegenüber dem wassergekühlten Zylinderkopf ,auf erhöhter Temperatur gehalten werden kann.The fuel pump t, which, as already mentioned above, without any special Control device for the amount of fuel. Can be designed, but: also .z. B. one with the starting device. , additional control device coupled to the machine for the amount of fuel can have, is dimensioned here such that the amount of the auxiliary fuel injected into the antechamber would just be sufficient to to allow the machine to idle with this auxiliary fuel. This quantity of the injected auxiliary fuel can remain the same for all loads. The amount of fuel used is regulated by adjusting the Control valve q in the fuel line. The antechamber la can, datier possibly a relatively small one Preserve the volume. The turn of the mouth channel f can be formed by an insert, which if necessary, by means of appropriate isolation rooms opposite the water-cooled cylinder head , can be kept at an elevated temperature.

Gegenüber üblichen Ottomotoren besteht ein großer Vorteil derartiger Maschinen. ganz allgemein darin, daß .die .für diese Motoren igebräuchlichen -empfindlichen Zündkerzen, welche 'hinsichtlich der Beherrschung der thermischen Belastung und .durch die .Gefahr des Verölens, große Schwierigkeiten bereiten, fortfallen, da an Stelle der Fremdzündung durch Zündkerzen die Dieselzündung des Hilfsbrennstoffes tritt.Compared to conventional gasoline engines, there is a great advantage of this type Machinery. generally in the fact that .the .sensitive Spark plugs, which 'with regard to the control of the thermal load and .danger of oily, cause great difficulties, fall away because instead of spark ignition by spark plugs, diesel ignition of the auxiliary fuel occurs.

Infolge der Verwendung kompressionsfester Brennstoffe ist die Maschine brand- und beschußsicher, so daß sie beispielsweise für Luftfahrzeuge besonders geeignet ist.As a result of the use of compression-resistant fuels, the machine is fire-proof and bullet-proof, so that they are particularly suitable for aircraft, for example suitable is.

Claims

Claim: mixture-compressing internal combustion engine with a compression ratio of about 1:14, in which the operating fuel mixed with air is supplied during the suction stroke and such fuel is used that when the compression end pressure is reached, the mixture does not spontaneously ignite Towards the end of the compression stroke, an ignition fuel, for example gas oil, is injected, the ignition temperature of which is below the temperature of the compressed mixture and which in turn ignites the main mixture after its self-ignition, characterized in that the operating fuel, preferably leaded gasoline, alcohol or the like ., in the liquid state in the suction line of a supercharger upstream of the machine, the ignition fuel, however, is injected into an antechamber, whose orifice channel opposite the injection nozzle forms an annular throttle gap towards the end of the compression stroke with the piston surface et, through which the burning pre-chamber mixture is distributed on all sides over the main combustion chamber located in the piston. Attached publications: German Patent Nos. Jo9186, 36o824, r8o 684, 48r 07o, 681 300, 5o9 3 3 2, 479 I51; Austrian patent specification No. 130007.