DE958789C - Internal combustion engine with mixture control and with external ignition of the mixture - Google Patents

Internal combustion engine with mixture control and with external ignition of the mixture

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Description

Brennkraftmaschine mit Gemischregelung und mit Fremdzündung des Gemisches Bei den Brennkraftmaschinen mit Selbstzündung wie Dieselmaschinen wird nahezu allgemein die Gemischregelung verwendet, bei der die Maschine durch Beimengung einer kleineren oder größeren Brennstoffmenge mit praktisch über den ganzen Arbeitsbereich gleicher Luftmenge betrieben wird.Internal combustion engine with mixture control and with external ignition of the mixture In the internal combustion engines with compression ignition such as diesel engines is almost general the mixture control is used, in which the machine by adding a smaller or larger amount of fuel with practically the same over the entire working area Air volume is operated.

Im Gegensatz dazu wird bei Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung hauptsächlich die Füllungsregelung verwendet, bei welcher die Luftmenge durch Verstellung eines Drosselorganes in Anpassung an die jeweils geforderte Brennstoffmenge geregelt wird. Diese Maschinen haben jedoch den Nachteil, daß infolge der Drosselung der Einlaßleitung die Füllung und damit die Leistung der Maschine beeinträchtigt wird.In contrast, in spark ignition internal combustion engines, mainly the filling control is used, in which the air volume is adjusted by adjusting a Throttle body is regulated in adaptation to the amount of fuel required in each case. However, these machines have the disadvantage that due to the throttling of the inlet duct the filling and thus the performance of the machine is impaired.

Es sind jedoch auch Maschinen mit Fremdzündung bekannt, bei denen die Zugabe des Brennstoffes durch Einspritzung in die Einlaßleitung oder den Verbrennungsraum geregelt und hierbei die Luftmenge über weite Bereiche im wesentlichen konstant gehalten wird. Da jedoch bei solchen Maschinen für die Zündfähigkeit des Gemisches ungünstige Gemischzusammensetzungen auftreten, sind verschiedene Vorschläge gemacht worden, um vor allem im Bereiche um die Zündkerze herum ein gut zündfähiges Gemisch zu erhalten, während das übrige Volumen des Verbrennungsraumes mit nur magerem Gemisch angefüllt wird.However, there are also machines with spark ignition are known in which the addition of the fuel by injection into the inlet line or the combustion chamber regulated and the amount of air is essentially constant over a wide range is held. However, as in such machines for the ignitability of the mixture unfavorable Mixture compositions occur, various proposals have been made, in order to obtain a readily ignitable mixture, especially in the area around the spark plug, while the remaining volume of the combustion chamber is filled with only a lean mixture will.

Es sind weiterhin selbstzündende Brennkraftmaschinen bekannt, bei denen der Brennstoffstrahl zwecks Zerstäubung auf einen Ultraschallschwinger aufgespritzt wird.There are also self-igniting internal combustion engines known at where the fuel jet is sprayed onto an ultrasonic transducer for atomization will.

Diese beiden Maschinengattungen sind einzeln für sich bekannt. Die Erfindung knüpft nun an eine Maschine an, die die Eigenschaften und Merkmale dieser beiden je einzeln für sich bekannten Maschinen in sich vereinigt.These two machine types are known individually. the Invention is now linked to a machine that has the properties and characteristics of this both individually known machines are combined.

Demnach (bezieht sich die Erfindung auf eine Brennkraftmaschine mit Gemischregelung und mit Fremdzündung des Gemisches, bei der die Regelung der Maschinenleistung ohne Drosselregelung bei im wesentlichen konstanter Luftmenge nur oder im wesentlichen durch Änderung der Brennstoffmenge vorgenommen wird, und bei, der in für sich bekannter Weise im Verbrennungsraum ein in Ultraschallschwingungen versetzbarer Schwingkörper angeordnet ist,, auf den ein in den Verbrennungsraum eingespritzter Brennstoffstrahl aufgespritzt wird, und besteht im wesentlichen darin, daß eine Ausbildung und- Anordnung des Schwingkörpers getroffen ist, durch die der Brennstoff nach einer Stelle an der Zündvorrichtung bzw. in die Nähe derselben hingelenkt wird.Accordingly (the invention relates to an internal combustion engine with Mixture control and with external ignition of the mixture, in which the control of the machine power without throttle control with essentially constant air volume only or essentially is made by changing the amount of fuel, and in the case of which in itself is known Way in the combustion chamber a vibrating body that can be set in ultrasonic vibrations is arranged, on which a jet of fuel injected into the combustion chamber is sprayed on, and consists essentially in that a training and arrangement the vibrating body is hit, through which the fuel after a point the ignition device or in the vicinity of the same is steered.

Durch die Erfindung ist es möglich, auch bei unmittelbarer Einspritzung in den Brennraum eine für Fremdzündung des erzeugten Gemisches ausreichend feine Zerstäubung, Vernebelung und Verteilung des Brennstoffes zu erhalten und insbesondere auch bei Teillastbetrieb eine feine Aufteilung der kleinen Einspritzbrennstoffmenge auf ein Volumen in der Nähe der Zündkerze bzw. in der Nähe der Einspritzdüse und der Zündkerze zu erreichen. Bei einer erfindungsgemäßen Maschine können somit die Nachteile des drosselgeregelten Motors, der bei Teillasten sehr ungünstige Verbräuche aufweist, verhindert werden und die günstigen Verbräuche im Teillastgebiet eines gemischgeregelten Motors in Verbindung mit den Vorteilen der Fremdzündungsmaschine erzielt werden. Hierbei wird die Aufgabe, den Brennstoff nach einer bestimmten Stelle an der Zündvorrichtung. bzw. in der Nähe derselben gelangen zu lassen, und die weitere Aufgabe, den Brennstoff durch Ultraschall aufzubereiten, durch ein und dasselbe Bauelement, nämlich einen im Verbrennungsraum angeordneten Ultraschallschwingkörper gelöst. Durch die Beschallung kann weiterhin der Ablauf der Verbrennungsvorgänge günstig beeinflußt werden, indem für eine bessere Zusammenführung von Luft- und Brennstoffmolekülen gesorgt wird.The invention makes it possible even with direct injection in the combustion chamber a fine enough for spark ignition of the mixture produced Obtain atomization, atomization and distribution of the fuel and in particular A fine division of the small amount of fuel injected even in partial load operation to a volume in the vicinity of the spark plug or in the vicinity of the injector and to reach the spark plug. In a machine according to the invention can thus Disadvantages of the throttle-regulated motor, the very unfavorable consumption at partial loads has to be prevented and the favorable consumption in the partial load area of a mixture-regulated engine in connection with the advantages of the spark ignition engine be achieved. Here the task is to find the fuel after a certain point on the ignition device. or in the vicinity of the same, and the other Task of preparing the fuel by ultrasound, by one and the same Component, namely an ultrasonic vibrating body arranged in the combustion chamber solved. The sonication can continue the course of the combustion processes be favorably influenced by for a better merging of air and Fuel molecules is taken care of.

Die Schalleistung kann ferner so geregelt werden, daß die optimalen Verbrennungsverhältnisse sowohl im Teillast- als auch im Vollastgebiet erzielt werden. Durch geeignete Zuordnung von Einspritzdüse, Zündvorrichtung und Ultraschallgeber, insbesondere durch die intensive Beschallung des die Zündkerze und die Einspritzdüse aufnehmenden Raumteiles kann erreicht werden, daß auch bei Einspritzung von kleinsten Brennstoffmengen eine einwandfreie Zündung sowie ein günstiger Verbrennungsablauf gewährleistet ist.The sound power can also be regulated so that the optimal Combustion ratios can be achieved both in the part load and in the full load area. By suitable assignment of injection nozzle, ignition device and ultrasonic generator, especially due to the intense sound of the spark plug and the injection nozzle receiving space part can be achieved that even with the injection of the smallest Fuel quantities a perfect ignition as well as a favorable combustion process is guaranteed.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung sind den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele zu entnehmen.Further features and details of the invention are set out in the claims and the following description of several exemplary embodiments.

Die Zeichnung zeigt in Fig. i bis 3 drei verschiedene Ausführungsbeispiele in schematischer Darstellung. Hierbei ist jeweils d die Einspritzdüse, z eine Zündkerze, s der Ultraschallgeber, e ein Einlaßventi:l, a ein Auslaßv entil, h der Kolben und b der Brennraum.The drawing shows three different exemplary embodiments in a schematic representation in FIGS. Here, d is the injection nozzle, z is a spark plug, s is the ultrasonic transmitter, e is an inlet valve: l, a is an outlet valve, h is the piston and b is the combustion chamber.

Bei der Ausführungsform nach Fig. i ist die Einspritzdüse d am Umfange des Zylinders angeordnet, wobei der Brennstoff quer über den Kolben in den Brennraum b gespritzt wird, dessen Hauptteil sich in der Nähe der Zylinderachse befindet und dort die Zündkerze z und den reflektierend ausgebildeten Ultraschallgeber s aufnimmt. Der Brennstoff wird hierbei am Einlaßventil e vorbeigespritzt und vom Ultraschallgeber s nach einem Gebiet unterhalb der Zündkerze z reflektiert. Die Einspritzung kann bereits im Saughube der Maschine erfolgen oder auch im Verdichtungshube bzw. am Ende desselben, wobei der Ultraschallgeber s früher oder später in Wirkung gesetzt werden oder auch ständig in Wirkung sein kann.In the embodiment according to FIG. I, the injection nozzle d is around the circumference of the cylinder, with the fuel across the piston into the combustion chamber b is injected, the main part of which is located near the cylinder axis and there the spark plug z and the reflective ultrasonic transducer s takes. The fuel is injected past the inlet valve e and from the ultrasonic generator s reflected to an area below the spark plug z. The injection can already take place in the suction tube of the machine or also in the compression tube or on At the end of the same, the ultrasonic transducer s sooner or later put into effect or can also be constantly in effect.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Einspritzdüse d in dem z. B. zentral angeordneten Brennraum b neben der Zündkerze z und zwischen mehreren, gegebenenfalls in V-Form angeordneten Ventilen e bzw. a angeordnet. Der Ultraschallgeber s ist hierbei auf einem in den Brennraum hineinragenden Träger angeordnet, so daß der Brennstoff gegen den Ultraschallgeber gespritzt und von diesem in Richtung auf die Zündkerze zu reflektiert wird.In the embodiment of FIG. 2, the injection nozzle d is in the z. B. centrally arranged combustion chamber b next to the spark plug z and between several, optionally arranged in a V-shape valves e or a. The ultrasonic transmitter s is arranged on a support projecting into the combustion chamber, so that the fuel is sprayed against the ultrasonic transmitter and is reflected by it in the direction of the spark plug.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist der Brennraum b seitlich über dem Zylinderraum neben den Ventilen e bzw. a angeordnet. Der Brennstoff wird in diesem Falle durch eine Düse d gegen den Ultraschallgeber s gespritzt, der den Zylinderraum gegen den im Zylinderkopf angeordneten und die Zündkerze z aufnehmenden Brennraum b abteilt. Der Ultraschallgeber ist hierbei z. B. in Form eines Quarzringes ausgebildet.In the embodiment according to FIG. 3, the combustion chamber b is arranged laterally above the cylinder chamber next to the valves e and a. In this case, the fuel is sprayed through a nozzle d against the ultrasonic generator s, which divides the cylinder chamber from the combustion chamber b which is arranged in the cylinder head and accommodates the spark plug z. The ultrasonic transducer is here, for. B. in the form of a quartz ring.

Die Regelung der Leistung kann durch Regelung der eingespritzten Brennstoffmenge sowie durch Regelung der vom Ultraschallgeber gegebenen Leistung, z. B. durch Regelung des Schallgenerator vorgenommen werden. In jedem Falle ist es zweckmäßig, die Einspritzung, z. B. durch entsprechende Anordnung der Düse und entsprechende Wahl des Einspritzdruckes, so vorzunehmen, daß auch bei Teillast stets ein reiches Gemisch in der Nähe der Zündkerze sich befindet, und der Raum in der Nähe der Zündkerze einer möglichst intensiven Beschallung durch den Ultraschallgeber unterliegt. Als Ultraschallgeber kann eine Quarzplatte oder jeder beliebige hierfür geeignete Schallgeber verwendet werden.The power can be regulated by regulating the amount of fuel injected as well as by regulating the power given by the ultrasonic transducer, e.g. B. by regulation of the sound generator. In any case, it is advisable to stop the injection, z. B. by appropriate arrangement of the nozzle and appropriate choice of the injection pressure, to be carried out in such a way that even at part load there is always a rich mixture close to the The spark plug is located, and the space near the spark plug is as close as possible is subject to intensive sonication by the ultrasonic transducer. as The ultrasound transmitter can be a quartz plate or any other suitable sound transmitter be used.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE: i. Brennkraftmaschine mit Gemischregelung und mit Fremdzündung des Gemisches, bei der die Regelung der Maschinenleistung ohne Drosselregelung bei im. wesentlichen konstanter Luftmenge nur oder im- wesentlichen durch Änderung der Brennstoffmenge vorgenommen wird und bei der im Verbrennungsraum ein in Ultraschallschwingungen versetzbarer Schwingkörper angeordnet ist, auf den ein in den Verbrennungsraum eingespritzter -Brennstoffstrahl aufgespritzt wird, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung und Ausbildung des Schwingkörpers, durch die der Brennstoff nach einer Stelle an der Zündvorrichtung bzw. in die Nähe derselben hingelenkt wird. PATENT CLAIMS: i. Internal combustion engine with mixture control and with External ignition of the mixture, in which the control of the machine power without throttle control at im. essentially constant air volume only or essentially through change the amount of fuel is made and in the case of ultrasonic vibrations in the combustion chamber displaceable oscillating body is arranged, onto which an injected into the combustion chamber -Fuel jet is sprayed on, characterized by such an arrangement and formation of the vibrating body, through which the fuel after a point at the ignition device or in the vicinity of the same is steered. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallschwingkörper den Brennstoff nach einer Stelle an der Zündvorrichtung bzw. in der Nähe derselben reflektiert. 2. Internal combustion engine according to claim i, characterized in that the ultrasonic oscillating body contains the fuel after a point on the ignition device or in the vicinity thereof is reflected. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallschwingkörper zwischen Einspritzdüse und Zündvorrichtung angeordnet ist und den Brennstoffstrahl nach schwingungsmäßiger Beeinflussung und nach Beeinflussung in Form einer Blende bzw. einer Abschirmung nach der gewünschten Stelle an der Zündvorrichtung bzw. in der Nähe derselben gelangen läßt. q.. 3. Internal combustion engine according to claim i, characterized in that the ultrasonic vibrating body Is arranged between the injection nozzle and ignition device and the fuel jet after influencing vibrations and after influencing in the form of a diaphragm or a shield at the desired point on the ignition device or in can get close to the same. q .. Brennkraftmaschine nach Anspruch i bis 3,-dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallschwinggeber derart ausgebildet und angeordnet ist, daß er die Schallenergie nach Art eines Reflektors an der Zündvorrichtung bzw. in der Nähe derselben konzentriert. Internal combustion engine according to claim i to 3, thereby characterized in that the ultrasonic vibrator is designed and arranged in such a way is that it generates the sound energy in the manner of a reflector on the ignition device or concentrated near the same. 5. Brennkraftmaschine nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Schallenergie des Schallgebers regelbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 7q:22 726, 487 032; britische Patentschrift Nr. 617 239.5. Internal combustion engine according to claim i to q., Characterized in that the sound energy of the sounder can be regulated. Considered publications: German Patent Specifications No. 7q: 22 726, 487 032; British Patent No. 617 239.
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