NO118381B

NO118381B -

Info

Publication number: NO118381B
Application number: NO166172A
Authority: NO
Inventors: F Safford; R Mcgrath; E Loveless
Original assignee: Drever Co
Priority date: 1966-01-13
Filing date: 1966-12-28
Publication date: 1969-12-22
Also published as: DK131908C; FR1506919A; FI45461C; AT278072B; US3420083A; DK131908B; DE1508386B1; BE691647A; LU52717A1; NL135696C; BR6685738D0; GB1137280A; NL6617691A; DE6607297U; ES334588A1; FI45461B; SE315912B

Description

Forbrenningsmotor av dieseltypen. Combustion engine of the diesel type.

Denne oppfinnelse vedrører forbren-ningsmotorer av dieseltypen og av den art hvor praktisk talt hele eller en vesentlig del av luftfyllingen drives under hvert kompressjonslag gjennom en overførings-kanal inn i en forbrenningslomme av en slik form og på en sånn måte at luften bringes til å rotere i lommen om en akse som står i rett vinkel på plan med hvilke ladningens inngangsretning i lommen er tilnærmet parallell, idet brennstoffet sprøytes inn i den roterende fyllingsluft vanligvis på en slik måte at det rettes mot den del av omkretsflaten av lommen langs hvilken omkretspartiene av den roterende luftladning stryker kort før de når åpnin- This invention relates to combustion engines of the diesel type and of the kind where practically all or a significant part of the air charge is driven during each compression stroke through a transfer channel into a combustion pocket of such a shape and in such a way that the air is caused to rotate in the pocket about an axis standing at right angles to a plane with which the direction of entry of the charge into the pocket is approximately parallel, the fuel being injected into the rotating charge air usually in such a way that it is directed towards that part of the circumferential surface of the pocket along which the circumferential portions of the rotating air charge passes shortly before they reach the opening

gen av overføringskanalen. gene of the transmission channel.

Uttrykket «åpning» benyttes her til å betegne den ende av overføringskanalen som munner inn i forbrenningslommen mens uttrykket «omkrets» brukes til å be- The term "opening" is used here to denote the end of the transfer channel that opens into the combustion pocket, while the term "circumference" is used to describe

tegne den ringformede del av lommens overflate som ligger lengst fra luftladnin- draw the ring-shaped part of the pocket's surface that is farthest from the air charge-

gens rotasjonsakse i lommen. gen's axis of rotation in the pocket.

I mange motorer er overføringskana- In many engines, the transmission channel is

len dannet i en særskilt plugg, vanligvis betegnet som en glødeplugg, med begrenset varmeledningskontakt med de omgivende kjølte vegger sånn at den søker å bli sterkt opphetet under motorens drift, i hvilket tilfelle det vil sees at den overflate av plug- len formed in a special plug, usually referred to as a glow plug, with limited heat conduction contact with the surrounding cooled walls so that it tends to become strongly heated during engine operation, in which case it will be seen that the surface of the plug-

gen som er lengst fra syjinderboringen danner den del av forbrenningslommens overflate hvori åpningen av overførings-kanalen ligger. Motortyper av den beskrev- the gene furthest from the seam bore forms the part of the combustion pocket's surface in which the opening of the transfer channel is located. Engine types of the described

ne art som innbefatter en glødeplugg er vist og beskrevet f. eks. i de engelske patenter nr: 371 025, 431 345 og 439 426. ne art which includes a glow plug is shown and described e.g. in the English patents no: 371 025, 431 345 and 439 426.

I andre motorformer av omskrevne In other engine forms of circumscribed

type er det ikke anordnet noen slik gløde- type, there is no such glow-

plugg men en glødeflate er anordnet ved den ende av forbrenningslommen som lig- plug but a glow surface is arranged at the end of the combustion pocket which

ger lengst fra overføringskanalen. ger furthest from the transmission channel.

Foreliggende oppfinnelse er anvendelig The present invention is applicable

ved motorer av den omhandlede type enten overføringskanalen er dannet i en gløde- in the case of engines of the type in question either the transmission channel is formed in a glow-

plugg eller ikke og i sistnevnte tilfelle en- plug or not and in the latter case a

ten en slik glødeflate er tilveiebragt ved den ende av lommen som ligger lengst fra overføringskanalen eller ikke. whether or not such a glow surface is provided at the end of the pocket which is farthest from the transfer channel.

Oppfinnelsen vedrører i hovedsaken The invention mainly relates to

en forbrenningsmotor av diseltypen innbefattende en forbrenningslomme inn i hvil- an internal combustion engine of the diesel type including a combustion pocket into the rest

ken i det minste en vesentlig del av luftfyllingen drives under hvert kompressjons- ken at least a significant part of the air filling is driven during each compression

slag gjennom en overføringskanal på en slik måte at ladningen under brennstoff-innsprøytningsperioden bringes til å ro- stroke through a transfer channel in such a way that the charge during the fuel injection period is brought to rest

tere i lommen om en akse bare i en retning idet brennstoffet sprøytes inn i den roter- rotate in the pocket about an axis only in one direction as the fuel is injected into the rotating

ende luftladning i lommen, og i hvilken den del av forbrenningslommens overflate gjennom hvilken åpningen av overførings-kanalen munner inn og over hvilken omkretspartiene av den roterende luftladning stryker, er dannet som et plant eller tilnærmet plant areal med vesentlig større dimensjoner enn tverrsnittsarealet av den nevnte kanalåpning idet overføringskana- end air charge in the pocket, and in which the part of the combustion pocket's surface through which the opening of the transfer channel opens into and over which the peripheral parts of the rotating air charge pass, is formed as a flat or nearly flat area with significantly larger dimensions than the cross-sectional area of the said channel opening as the transmission channel

len danner en passende spiss vinkel med denne plane overflate og oppfinnelsen ut-merker seg ved at overflaten av lommen, len forms a suitable acute angle with this flat surface and the invention is distinguished by the fact that the surface of the pocket,

som grenser til den del av den plane over- which borders on the part of the plane over-

flate over hvilken omkretspartiene av den roterende luft stryker før den passerer over overføringskanalens munning, i plan surface over which the circumferential portions of the rotating air sweep before passing over the mouth of the transfer duct, in plane

I IN

som danner rett vinkel med hovedsaken for luftens rotasjon i lommen, danner stump vinkel med den plane overflate for å gi den roterende ladnings jomkretspartier en vesentlig hastighetskomponent som er parallell med den plane overflate. which forms a right angle with the principal matter of the air's rotation in the pocket, forms an obtuse angle with the plane surface to give the rotating charge's orbital parts a significant velocity component which is parallel to the plane surface.

Det vil forståes at det plane eller tilnærmet plane areal liggerj i et plan til-" nærmet parallelt med aksen om hvilken ladningen i lommen roterer og er omgitt av et tilnærmet som en avkortet kegleflate dannet overflateareal av lommen som er frembragt fra en omdreiningsakse tilnærmet i rett vinkel med det nevnte plane eller tilnærmet plane areal og ved den minste ende av hvilken det I plane eller tilnærmet plane areal ligger, j It will be understood that the planar or nearly planar area lies in a plane approximately parallel to the axis about which the charge in the pocket rotates and is surrounded by a surface area formed approximately like a truncated cone surface of the pocket which is produced from an axis of rotation approximately at right angle with the aforementioned plane or approximately plane area and at the smallest end of which the I plane or approximately plane area is located, j

Det er funnet at konstruksjoner ifølge oppfinnelsen skaffer en bedret driftseffek-tivitet og det antas at dette iallfall delvis skyldes at ved oppfinnelsen [bringes væske-brennstoff, som søker å akkumulere seg i ladningens omkretsflater på grunn av sen-trifugalkraften som frambringes av den roterende luftladning og som blir strøket langsmed overflaten av lommen av den roterende ladning, når det når et punkt hvor dets retning plutselig forandres ved en plan flate til å bli ført véd lokale hvirvler inn i luftladningen, og delvis på grunn av at kanten av overføringens munning i den plane overflate over hvilken den roterende ladning stryker søker å hindre brennstoff i omkretspartierie av den roterende ladning i å strømme rundt kanten inn i overføringskanalen men holde den roterende i forbrenningslommen'i en lengre tid Dertil kommer at når ladningen eventuelt føres ut gjennom overføringskanalen tje-ner kanten til å hindre at uforbrent brennstoff rinner ned langs overføringskanalens sider men søker å bringe det til å strømme inn i hjertet av gassene når de avgår gjennom overføringskanalen. It has been found that constructions according to the invention provide an improved operational efficiency and it is assumed that this is at least partly due to the fact that the invention [brings liquid fuel, which seeks to accumulate in the circumferential surfaces of the charge due to the centrifugal force produced by the rotating air charge and which is swept along the surface of the pocket of the rotating charge, when it reaches a point where its direction is suddenly changed by a flat surface to be carried by local eddies into the air charge, and partly because the edge of the mouth of the transfer in the plane surface over which the rotating charge passes seeks to prevent fuel in the circumferential part of the rotating charge from flowing around the edge into the transfer channel but to keep the rotating in the combustion pocket for a longer time In addition, when the charge is possibly carried out through the transfer channel it serves the edge to prevent unburnt fuel from running down the sides of the transfer channel n seeks to bring it to flow into the heart of the gases as they depart through the transfer channel.

Det vil bemerkes at (konstruksjonen ifølge oppfinnelsen tillater en merkbar variasjon i stillingen av åpningen av over-føringskanalen og i kanalens heldning i forhold til aksen av sylinderen med hvilken lommen er forbundet, hvilket ikke var mu-lig ved de tidligere konstruksjoner som be-nyttet tilnærmet kuleformede lommer og hvori den riktige side av overføringskana-len måtte løpe praktisk talt glatt over i lommens kuleflate for å gi tilfredsstillende resultater. Således kan det med foreliggende oppfinnelse forholdsvis fritt gjøres forandringer i vinkelen og; plaseringen av overføringskanalen når en motor utformes ifølge oppfinnelsen for å passe til beho-vene og få opptimal effekt- It will be noted that (the construction according to the invention allows a noticeable variation in the position of the opening of the transfer channel and in the slope of the channel in relation to the axis of the cylinder with which the pocket is connected, which was not possible with the previous constructions that used approximately spherical pockets and in which the correct side of the transfer channel had to run practically smoothly into the spherical surface of the pocket in order to give satisfactory results. Thus, with the present invention, changes can be made relatively freely in the angle and the position of the transfer channel when an engine is designed according to the invention to fit the needs and get optimal effect

i in

Dessuten gjør arrangementet fabrikasjonen lettere og billigere da åpningen av overføringskanalen eller — passasjen ikke behøver å gå glatt og nøyaktig over i lommens overflate, mens hvis så ønskes kanalens åpning kan utvides uten at den skjæ-rer inn i lommens sider hvilket ville bli tilfelle ved en kuleformet lomme. Moreover, the arrangement makes fabrication easier and cheaper as the opening of the transfer channel or passage does not have to go smoothly and exactly into the surface of the pocket, while if desired the opening of the channel can be widened without cutting into the sides of the pocket which would be the case with a spherical pocket.

Ifølge et videre og foretrukket trekk ved oppfinnelsen er det plane areal gjennom hvilket kanalens åpning munner inn omgitt av et tilnærmet som en avkortet kegle dannet flateareal av lommen, hvilket flateareal er frambragt ved en generatrise hvis omdreiningsakse står tilnærmet i rett vinkel med det nevnte plane areal ved hvilket konussens minste ende er beliggende. According to a further and preferred feature of the invention, the planar area through which the opening of the channel opens is surrounded by a surface area formed approximately like a truncated cone by the pocket, which surface area is produced by a generatrix whose axis of rotation is approximately at right angles to the said planar area at which the smallest end of the cone is located.

Ifølge et videre trekk kan den ende av lommen som ligger lengst fra overførings-kanalen være dannet med et annet plant areal med vesentlige dimensjoner og tilnærmet parallelt med det plane areal av lommen gjennom hvilket kanalens åpning munner inn. Den del av lommeveggen som ligger ved dette annet plane areal kan også ha form av en avkortet kegle med sin minste ende ved arealet, idet dimensjo-nene av den avkortede kegle og av det plane areal ved hver ende av lommen da hensiktsmessig er praktisk talt de samme sånn at lommen får et praktisk talt sym-metrisk tverrsnitt i plan som inneholder aksen som forener sentrene for de to plane arealer. According to a further feature, the end of the pocket which is farthest from the transfer channel can be formed with another planar area of significant dimensions and approximately parallel to the planar area of the pocket through which the opening of the channel opens. The part of the pocket wall which lies at this other flat area can also have the form of a truncated cone with its smallest end at the area, as the dimensions of the truncated cone and of the flat area at each end of the pocket are then expediently practically the same so that the pocket has a practically symmetrical cross-section in a plane that contains the axis that unites the centers of the two planar areas.

To konstruksjoner ifølge oppfinnelsen er gjengitt på tegningene hvor fig. 1 er et tverrsnitt gjennom den øvre del av en sy-linder og sylinderhodet i et plan som inneholder sylinderaksen og aksen for genera-trisen av omdreiningsflaten som representerer lommeveggen, fig. 2 er et planriss av den i fig. 1 viste glødeplugg, og fig. 3 er et riss svarende til fig. 1 av en endret utfør-else. Two constructions according to the invention are shown in the drawings where fig. 1 is a cross-section through the upper part of a cylinder and the cylinder head in a plane containing the cylinder axis and the axis of the generatrix of the surface of revolution representing the pocket wall, fig. 2 is a plan view of the one in fig. 1 showed a glow plug, and fig. 3 is a view corresponding to fig. 1 of an amended version.

I fig. 1 omfatter motoren en sylinder-blokk A som har sylindre i form av forin-ger B, av hvilke en er vist, idet sylinderboringen er lukket på vanlig måte med et sylinderhode C utstyrt med innløps- og ut-løpskanaler kontrollert ved tallerkenventi-ler og forbundet med innløps- og utstrøm-ningspassasjer angitt generellt ved CM. In fig. 1, the engine comprises a cylinder block A which has cylinders in the form of liners B, one of which is shown, the cylinder bore being closed in the usual way with a cylinder head C equipped with inlet and outlet channels controlled by poppet valves and connected with inlet and outlet passages indicated generally by CM.

I sylinderhodet er ved siden av hver sylinderborihg formet en forbrenningslomme D med et i hovedsaken sylindrisk åpningsparti Di og et halvkuleformet indre endeparti D2 hvori et brennstoffinn-sprøytningsmunnstykke E er montert, alt konstruert og anordnet på kjent måte hvorfor det ikke vil bli nærmere beskrevet. In the cylinder head, next to each cylinder bore, a combustion pocket D is formed with a mainly cylindrical opening part Di and a hemispherical inner end part D2 in which a fuel injection nozzle E is mounted, all constructed and arranged in a known manner, why it will not be described in more detail.

I lommens åpningsparti Di er anord- i net et glødelegeme F som også er konstru- i ert, montert og arrangert på vanlig kjent måte undtatt at dets indre overflate, iste-det for å ha en tilnærmet halvkuleform for å danne en lomme med tilnærmet kuleformet indre kontur, er dannet med et plant areal Fi med vesentlige dimensjoner gjennom hvilket overføringskanalen G 1 munner inn ved hvilken lomme står i for- 1 bindelse med sylinderboringen, mens den i del av glidelegemets indre overflate som i omgir det plane areal Fi har form av en avkortet kegle som vist ved F2 med det i plane areal ved konussens minste ende. 'Konussens største ende går over i et kort sylindrisk overflateareal F3 som går glatt 1 over i et kort sylindrisk areal D3 med < samme diameter ved enden av den halv-kuleformede endeflate D2. In the opening portion Di of the pocket, a filament F is arranged, which is also constructed, mounted and arranged in a commonly known manner except that its inner surface, instead of having an approximately hemispherical shape to form a pocket with an approximately spherical shape inner contour, is formed with a flat area Fi with significant dimensions through which the transfer channel G 1 opens into which pocket is in connection with the cylinder bore, while in part of the sliding body's inner surface that surrounds the flat area Fi has the shape of a truncated cone as shown at F2 with that in planar area at the smallest end of the cone. The largest end of the cone transitions into a short cylindrical surface area F3 which smoothly transitions into a short cylindrical area D3 of < the same diameter at the end of the hemispherical end surface D2.

Som det vil sees, særlig i fig. 2, har overføringskanalen G en tilnærmet rek-tangulær form med de lengste sider merk-bart lengre enn de korte og den munner inn gjennom det plane areal Fi med sin omkrets forskjøvet fra arealets omkrets. Dette arrangement gjør nøyaktig plasering av åpningen mindre kritisk enn ved en kuleformet lomme og bortskaffer nødven-ligheten av at den blir så nøyaktig plasert og formet at den riktige av dens sider løper glatt over i den indre overflate av lommen. As will be seen, particularly in fig. 2, the transmission channel G has an approximately rectangular shape with the longest sides noticeably longer than the short ones and it opens through the flat area Fi with its circumference offset from the circumference of the area. This arrangement makes accurate placement of the opening less critical than with a spherical pocket and eliminates the need for it to be so accurately positioned and shaped that the proper of its sides run smoothly into the inner surface of the pocket.

I den i fig. 3 viste konstruksjon er arrangementet i hovedsaken likt det i fig. 1 viste og like deler er gitt like henvisnings-betegnelser og vil ikke igjen bli beskrevet. Konstruksjonen som er vist i fig. 3 adskil-ler seg imidlertid fra den i fig. 1 og 2 viste i at den ende av lommen som ligger lengst fra legemet F og hvori åpningen for brenn-stoffinnsprøytningsmunnstykket E er anordnet, er dannet med et plant areal H med praktisk talt samme dimensjoner og parallelt med det plane areal Fi mens det til-grensende parti av lommens indre overflate er formet som en avkortet kegle som vist ved Hi, idet de største ender av de to avkortede kegleflater F2 og Hi er forenet ved et kort sylindrisk overflateareal F3,Ds som i den i fig. 1 og 2 viste konstruksjon. In the one in fig. 3 shown construction, the arrangement is essentially the same as that in fig. 1 shown and similar parts are given similar reference designations and will not be described again. The construction shown in fig. 3 differs, however, from that in fig. 1 and 2 showed that the end of the pocket which is farthest from the body F and in which the opening for the fuel injection nozzle E is arranged, is formed with a flat area H of practically the same dimensions and parallel to the flat area Fi while the bordering part of the pocket's inner surface is shaped like a truncated cone as shown at Hi, the largest ends of the two truncated cone surfaces F2 and Hi being united by a short cylindrical surface area F3,Ds as in the one in fig. 1 and 2 showed construction.

Konstruksjonene ifølge oppfinnelsen som er vist på tegningene har ikke bare de allerede angitte fordeler men i tillegg let-ter de fabrikasjonen da den nøyaktige maskinbearbeidning av plane overflater, avkortede kegleflater og sylindriske overflater representerer en enklere operasjon enn maskinbearbeidning av nøyaktige eller til-nærmede kuleflater. Dessuten skaffer konstruksjonene en bedret driftseffékt. Dette menes å grunne seg i det minste del- The constructions according to the invention which are shown in the drawings not only have the already stated advantages but in addition they facilitate the fabrication as the precise machining of flat surfaces, truncated cone surfaces and cylindrical surfaces represents a simpler operation than machining of exact or approximate spherical surfaces. In addition, the constructions provide an improved operating effect. This is believed to be due at least in part to

/is på det faktum at, når ladningen roterer i forbrenningslommen i kjente motorer iv den type som oppfinnelsen vedrører og som benytter en tilnærmet kuleformet for-arenningslomme, søker et lag av brennstoff å samle seg i og bli ført med om-tretspartiene av den roterende ladning og kommer derfor ikke i berøring med tilstrekkelig luft til å bli riktig og effektivt for-Drennt. Ved foreliggende oppfinnelse deri-mot søker hvirvler å danne seg i luftlad-ningens omkretspartier hvor retningen av lisse partier plutselig forandres ved kon-turen av lommen og disse hvirvler søker å føre overskudd av brennstoff i omkretspartiene innad mot ladningens sentrum hvor det kan finne tilstrekkelig luft for en sffektiv forbrenning. I motorer ifølge oppfinnelsen søkes der således å legge over hverandre på den roterende ladning to eller flere slike hvirvler under hensyntagen til hvorvidt overflaten av forbrenningslommen innbefatter et avkortet kegleareal ved det plane areal gjennom hvilket overfør-ingskanalens åpning munner inn, og/eller et annet plant areal ved den ende av lommen som er motstående det plane areal gjennom hvilket åpningen munner inn og hvorvidt der i sistnevnte tilfelle finnes et annet avkortet kegleareal ved det nevnte annet plane areal eller ikke. /is on the fact that, when the charge rotates in the combustion pocket in known engines of the type to which the invention relates and which employ an approximately spherical combustion pocket, a layer of fuel tends to accumulate in and be carried with the surrounding portions of the rotating charge and therefore does not come into contact with sufficient air to become properly and effectively pre-Drennt. In the present invention, on the other hand, vortices seek to form in the peripheral parts of the air charge where the direction of smooth parts suddenly changes at the contour of the pocket and these vortices seek to lead excess fuel in the peripheral parts inwards towards the center of the charge where sufficient air can be found for efficient combustion. In engines according to the invention, it is thus sought to superimpose two or more such vortices on top of each other on the rotating charge, taking into account whether the surface of the combustion pocket includes a truncated cone area at the flat area through which the opening of the transfer channel opens, and/or another plane area at the end of the pocket which is opposite the planar area through which the opening opens and whether or not in the latter case there is another truncated cone area at the aforementioned other planar area.

Det er også ment at noe av bedringen i effektiviteten kan skyldes at kanten av overføringskanalens åpning over hvilken brennstoff som føres rundt med omkretspartiene av den roterende ladning stryker lett kan gjøres skarp og dette søker å hindre at slikt brennstoff strømmer rundt kanten inn i overføringskanalen og brin-ger det til å gå fra kanten tverrsover ka-nalåpningen hvor det vil møte og brenne med luft som føres fra lommen gjennom kanalen med forbrenningsprodukter og brennende brennstoff fra lommen. It is also believed that some of the improvement in efficiency may be due to the fact that the edge of the transfer channel opening over which fuel is carried around with the peripheral portions of the rotating charge iron can easily be made sharp and this seeks to prevent such fuel from flowing around the edge into the transfer channel and burning -allows it to go from the edge across the channel opening where it will meet and burn with air that is carried from the pocket through the channel with combustion products and burning fuel from the pocket.

Claims

1. Internal combustion engine of the diesel type including a combustion pocket into which at least a substantial part of the air charge is driven during each compression stroke through a transfer channel in such a way that the charge during the fuel injection period is caused to rotate in the pocket about an axis only in a direction as the fuel is injected into the rotating air charge in the pocket, and in which the part of the combustion pocket's surface through which the opening of the transfer channel opens and over which the peripheral parts of the rotating air charge pass, is formed as a plane el-

is an approximately flat area with significantly larger dimensions than the cross-sectional area of the aforementioned channel opening, as the transfer channel forms a suitable acute angle with this flat surface, characterized in that the surface! of the pocket, which borders the part of the plane surface over which the circumferential parts of the rotating air pass before it passes over the mouth of the transfer channel, in a plane which forms a right angle with the main axis of rotation of the air in the pocket, forms an obtuse angle with the plant in the surface for to give the rotating charge' peripheral portions a substantial velocity component parallel to the plane surface. i 2. Motor according to claim 1, characterized in that the planar or nearly planar area lies in a plane approximately parallel to the axis about which the charge in the pocket rotates and is surrounded by a surface area of the pocket formed approximately like a truncated cone surface which is produced from a axis of rotation approximately at right angles to the flat or nearly flat area and at the smallest end of which the flat or nearly flat area is located.

3. Motor according to claim 1 or 2, characterized in that the end of the pocket which is farthest from the transmission channel is formed as another planar or essentially planar area with similar dimensions to and approximately parallel to the planar or approximately planar area through which the opening of the transfer channel opens into.

4. Motor according to claims 1 and 3, characterized in that the part of the wall of the pocket which is located at the said other planar or mainly planar area has a truncated cone shape with the said other planar area at the smallest end and in a plane at right angles to the axis of rotation from which the truncated cone is produced.

5. Motor according to claims 1, 2 and 4, characterized in that the widest ends of the two truncated cone surfaces are united by a relatively short approximately cylindrical area with the same diameter as the said ends.