Brennkraftmaschine mit Yorkammer. Bei Brennkraftmaschinen mit direkter Einspritzung ist es bereits bekannt, im Kol benboden oder im Zylinderkopf eine oder mehrere der Brennstoffstrahlform angepasste Brennraummulden vorzusehen. Die sich hierdurch ergebende verpuffungsartige Ver brennung, die auch das Triebwerk der Ma schine ungünstig beeinflusste, machte jedoch, wie die Erfahrungen gelehrt haben, diese Maschine mit direkter Einspritzung vor allem für den Schnellauf ungeeignet.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer Vorkammer und mindestens einem muldenförmigen, durch Ausblaseöffnungen für das Brenn- stoffgE@misch mit dieser verbundenem Brenn- raum, bei welcher die Ausblaseöffnungen ,so mis-gebildet und gerichtet sind, da.ss jeder aus der Vorkammer austretende Brennstoff gemischstrahl gegen die Mulde je eines Brennraumes gerichtet ist.
Dabei ist anzu nehmen, dass im Falle eines einzigen gemein- samen Brennraumes jedem Brennstoffge- mischstrahl ein bestimmter Abschnitt dieses Raumes zugeordnet ist. Infolgedessen wer den die Brennstoffgemischstrahlen gerad linig, also auf kürzestem Wege, ohne sich gegenseitig zu stören, durch die Mulde eines der genannten Brennräume geführt.
Mit Vorteil wird dabei der einzige oder jeder von mehreren Brennräumen so ausgebil det, dass er in er Nähe der Vorkammer nur einen geringen, bei weiterer Entfernung von derselben einen :sich vergrössernden Quer- schnitt besitzt, so dass mit Auflockerung des Brennstoffgemischstrahls auch die mit ihm sich mischende Luftmenge grösser wird.
Der oder die Brennräume können im Kol benboden oder im Zylinderkopf oder aber zum Teil im Kolbenboden und zum Teil im Zylinderkopf angeordnet werden. Ferner können mehrere Brennräume zentrisch ver teilt angeordnet sein, in welchem Falle auch die Vorkammer zentrisch liegt, oder aber sie können exzentrisch lieben, wobei dann auch die Vorkammer exzentrisch angeordnet ist.
Durch die -Massnahmen der Erfindung wird gegenüber bekannten, mit Vorkammer versehenen Maschinen eine schnellere und durchdringendere Durchmischung des oder der Brennstoffgemischstrahlen mit Luft er reicht. weil die Gestaltung und Anordnung der Brennräume unter dem Einflusse der Kolbenbewegung die Entstehung wirksamer Wirbel der im Zylinder befindlichen Luft und der in den Zylinder eintretenden Brenrr- stoffgenri3elistrahlen begünstigt.
Eine Verbesserung dieser Wirbelwirkung kann erzielt werden in der Weise. dass bei Anwendung mehrerer Brennräume einzelne von ihnen als flache und andere als tiefere Mu?.d-n au--bildet -erden. Daran.: ergil,t sich, dass die flacheren Mulden für die tiefe ren Mulden als zusätzliche Verdrängerflä- chen wirken.
In der Zeichnung sind verschiedene A.us- führun-sformen des Erfindrirrgsgegenstandes schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Zylinder einer Brennkraftmasehine mit eitler zentrisch angeordneten Vorkammer.
Fig. 2 einen Schnitt durch die Vorkam mer mit ihrer. Ausblaseöffntmgen dieser Brennkraftmaschiue und Draufsicht auf den im Kolbenboden angeordneten, aus einer ?Mehrzahl von zentrisch angeordneten Teil- brennräumen gebildeten Brennraum, Fig. 3 einen gleichen Schnitt und Drauf sicht auf einen im Kolbenboden angeordne ten rot=ationskö rperförmigen, muldenartigen Brennraum,
Fig. J einen Längsschnitt durch einen Zylinder einer Brennkraftmaschine mit ex zentrisch lieo-ender Vorkammer und eben falls exzentrisch im Kolbenboden angeordne tem Brennraum, Fig. 5 eine Draufsicht auf einen aus drei exzentrisch liegenden Teilbrerinrirrmen zusammengesetzten Brennraum, Fig. ss eine Draufsicht auf einen aus zwei symmetrischen,
exzentrisch liegenden Teil- brennräumen zusammengesetzen Brennraum, Fig. 7 einen Längsschnitt gemäss Linie A-A in Fig. 5, aus welchem zu ersehen ist, in welcher Richtung die in den Teilbrenn- räumen erzeugten Wirbel verlaufen.
Fig. 8 eine Draufsicht auf einen exzen trisch liegenden Brennraum, Fig. 9 einen Längsschnitt einer Brenn- kraftmaschirre mit exzentrisch liegender Vor kammer und im Kolbenboden angeordnetem, aus Teilbrennräumen verschiedener Tiefe ge bildeten Brennraum, Fig. 10 eine Draufsicht auf den Brenn- raum der Brennkraftmaschine gemäss Fig. 9,
Fig. 11 einen Längsschnitt durch den Kolbenboden gemäss Linie A-B in Fig. 10 und Fig. 12 einen Längsschnitt durch den Kolbenboden gemäss Linie A-C in Fig. 10. Die mittig angeordnete Vorkammer a lFig. 1 und ?) isi in bekannter Weise mit einer grösseren Anzahl von Ausblaseöffnun- gen f versehen.
In dem Kolbenboden g sind die mittigen, spiegelgleich ausgebildeten und voneinander getrennten, muldenartigen Teil- brennräume b vorgesehen. Jedem Teilbrenn- raum b ist eine Ausblaseöffnung <I>f</I> der Vor kammer a zugeordnet.
Diese Ausblaseöff- nungen f sind derart ausgebildet und ange ordnet, dass die aus der Vorkammer mit einem geringen Überdruck austretenden Ge mischstrahlen schräg nach unten (Fig. 1) und, bezogen auf den waagrechten Quer schnitt der Teilbrennräume b (Fig. 2), gerad- iirrig durch dieselben etwa in Richtung ihrer Symmetrieachsen geführt sind.
Diese Teil- brennräume b sind in ihrer Gestaltung dem ans der Vorkammer austretenden Gemisch strahl angepa,sst, das heisst in der Nähe der Vorkammer. wo der austretende Strahl ge ringeren Querschnitt hat, ist auch das Volu- nren der Brennräume gering, .velches erst hei weiterer Entfernung von der Vorkammer grösser wird. In den Teilbrennräumen bildet sieh ein geregelter Luftwirbel, so dass die erstrebte vollkommene und schnelle Verbren nung gewährleistet ist.
Gemäss Fig. 3 ist in dem Kolbenboden g der mittifre. muld@enartigc Rotationskörper c t=orgesehen, und die im gleichen Abstand voneinander liegenden Ausblaseöffnungen ;
sind ebenfalls derart angeordnet und ausge bildet, dass die aus der Vorkammer a mit einem geringen Überdruck austretenden Ge mischstrahlen schräg nach unten, und zwar mehr oder weniger steil, und, bezogen auf den Querschnitt des Brennraumes c, gerad linig durch denselben, ohne sich gegenseitig i zu stören, geführt sind. Der Brennraum c ist den aus der Vorkammer a austretenden Gemischstrahlen angepasst ausgebildet und weist daher in der Nähe der Vorkammer a ein geringes Volumen auf, welches sich bei ;wachsendem Abstand von der Vorkammer entsprechend vergrössert.
Die Fig. 4-l2 zeigen Ausführungsbei spiele mit einer aussermittigen stehenden Vor kammer a. Die einzelnen voneinander ge trennten, unter sich gleichartigen oder un gleichartig ausgebildeten Teilbrennräume d, <I>e,</I> h, <I>m,</I> n und o liegen ebenfalls im Kolben boden g. Ebenso ist es, wie an sich bekannt, möglich, die Teilbrennräume auch im Zylin derkopf i anzuordnen.
Der durch die Aus blaseöffnungen f der Vorkammer a jeweils in die Teilbrennräume geleitete Gemisch strahl ist wiederum schräg nach unten zur Mulde (Fig. 4 und 9) und, bezogen auf den waagrechten Querschnitt der einzelnen Teil- brennräume, geradlinig durch dieselben ge führt (Fig. 5, 6, 8 und 10).
Durch diese Führung der Gemischstrahlen bilden sich innerhalb der Teilbrennräume Wirbel, die, ;bezogen auf den Längsschnitt. des Brenn- raumes, von oben nach unten und von unten nach oben verlaufen (Fig. 7).
Fig. 8 zeigt einen spiegelgleich ausgebil deten Teilbrennraum, .für den drei Ausblase öffnungen f dienen, die auch derart in der Vorkammer a angeordnet sind, dass die in den Brennraum gerichteten Gemischstrahlen sieh nicht gegenseitig stören und den gesam ten muldenartigen Brennraum erfassen.
Bei den Anordnungen nach Fig. 9-12 sind in dem Kolbenboden g die muldenarti gen Teilbrennräume vorgesehen, von denen die Brennräume m und 7a tiefere Mulden als die Brennräume o besitzen, welche flacher ausgebildet sind. Anstatt die Teilbrennräume 7n, n und o im Kolbenboden unterzubringen, können dieselben auch, wie an sich bekannt ist, im Zylinderl-i#opf i und/oder im Kolben boden liegen.
Wie die Figuren zeigen, be sitzen die nebeneinander angeordneten Teil- brennräume verschieden tiefe Mulden, und zwar liegt zwischen je zwei Teilbrennräumen ii, und m mit tieferer Mulde -ein flacher, mul denartiger Brennraum o. Jedem Teilbrenn- raum m, n, und o ist eine Ausblaseöffnung <I>f</I> der Vorkammer a zugeordnet.
Diese Aus blaseöffnungen f sind derart schräg ausge bildet und angeordnet, dass die aus der Vor kammer mit einem geringen Überdruck aus tretenden Gemischstrahlen schräg nach unten (Fig. 9) entsprechend der Gestaltung der zugehörigen Mulde und, bezogen auf den waagrechten Querschnitt der Teilbrennräume (Fig. 10), geradlinig durch dieselben, etwa in Richtung ihrer Symmetrieachsen, geführt sind.
Diese Teilbrennräume <I>m, n</I> und o sind in ihrer Gestaltung dem aus der Vorkammer a austretenden Gemischstrahl angepasst, das heisst in der Nähe der Vorkammer, wo der austretende Strahl geringen Querschnitt hat, ist auch das Volumen der Brennräume klein, welches erst bei weiterer Entfernung von der Vorkammer grösser wird.
Besonders günstig wirkt sich die vorge nommene Ausbildung der Teilbrennräume und die Führung der Gemischstrahlen auch noch für schnellaufende Dieselmaschinen aus. Derartige Maschinen sind bekanntlich zwecks hinreichender Luftfüllung mit grossen Ven tilen und daher mit Ventiltaschen im Zylin der versehen. Der Volumeninhalt dieser Ta schen ist nicht unbeträchtlich, so dass diese Luft auch zur Verbrennung mit herange zogen wird, indem mindestens ein aus der Vorkammer a austretender Gemischstrahl in Richtung auf diese im Zylinder liegenden Ventiltaschen verläuft.
Internal combustion engine with Yorkammer. In internal combustion engines with direct injection, it is already known to provide one or more combustion bowls adapted to the shape of the fuel jet in the piston bottom or in the cylinder head. The resulting deflagration-like combustion, which also had an unfavorable effect on the engine of the machine, however, as experience has shown, made this machine with direct injection particularly unsuitable for high-speed operation.
The present invention relates to an internal combustion engine with an antechamber and at least one trough-shaped combustion chamber connected to this through exhaust openings for the fuel, in which the exhaust openings are so mis-formed and directed that each exit from the antechamber exiting fuel mixed jet is directed against the trough of a combustion chamber.
It is to be assumed here that in the case of a single common combustion chamber, each fuel mixed jet is assigned a specific section of this chamber. As a result, whoever the fuel mixture jets straight, so on the shortest route without interfering with each other, passed through the trough of one of the combustion chambers mentioned.
Advantageously, the single or each of several combustion chambers is designed in such a way that it has only a small cross-section near the antechamber, and one that enlarges when further away from the same, so that when the fuel mixture jet is loosened, the cross-section with it too mixing air volume becomes larger.
The combustion chamber or chambers can be arranged in the piston bottom or in the cylinder head or partly in the piston crown and partly in the cylinder head. Furthermore, several combustion chambers can be arranged centrally ver divides, in which case the antechamber is also centrally located, or they can love eccentrically, in which case the antechamber is also arranged eccentrically.
Due to the measures of the invention, a faster and more penetrating mixing of the fuel mixture jets with air is sufficient compared to known machines provided with an antechamber. because the design and arrangement of the combustion chambers, under the influence of the piston movement, favors the creation of effective eddies of the air in the cylinder and of the fuel jets entering the cylinder.
An improvement in this vortex effect can be achieved in this way. that when using several combustion chambers, some of them form shallow and others as deeper mu? .d-n au - earths. On: it is beneficial that the shallower troughs act as additional displacement surfaces for the deeper troughs.
In the drawing, various embodiments of the subject matter of the invention are shown schematically. They show: FIG. 1 a longitudinal section through a cylinder of an internal combustion engine with an antechamber arranged in the center.
Fig. 2 is a section through the chamber with her mer. Ausblaseöffntmgen this internal combustion engine and plan view of the combustion chamber arranged in the piston head and formed from a plurality of centrally arranged partial combustion chambers, FIG. 3 shows the same section and plan view of a trough-like combustion chamber in the shape of a red body and arranged in the piston head,
Fig. J shows a longitudinal section through a cylinder of an internal combustion engine with an eccentrically lying prechamber and also eccentrically arranged combustion chamber in the piston head, Fig. 5 is a plan view of a combustion chamber composed of three eccentrically located Teilbrerinrirrmen, Fig. Ss a plan view of a two symmetrical,
7 shows a longitudinal section along line A-A in FIG. 5, from which it can be seen the direction in which the vortices generated in the partial combustion chambers run.
8 shows a top view of an eccentrically located combustion chamber, FIG. 9 shows a longitudinal section of an internal combustion engine with an eccentrically located front chamber and the combustion chamber arranged in the piston crown and formed from partial combustion chambers of different depths, FIG Internal combustion engine according to FIG. 9,
11 shows a longitudinal section through the piston head along line A-B in FIG. 10 and FIG. 12 shows a longitudinal section through the piston head along line A-C in FIG. 10. The centrally arranged antechamber a lFig. 1 and?) Is provided in a known manner with a larger number of exhaust openings f.
In the piston crown g the central, mirror-like and separate, trough-like partial combustion chambers b are provided. An exhaust opening <I> f </I> of the antechamber a is assigned to each partial combustion chamber b.
These exhaust openings f are designed and arranged in such a way that the mixed jets emerging from the antechamber with a slight overpressure obliquely downwards (FIG. 1) and, based on the horizontal cross section of the partial combustion chambers b (FIG. 2), straight - are erroneously guided by them approximately in the direction of their axes of symmetry.
These partial combustion chambers b are adapted in their design to the mixture jet exiting the antechamber, that is to say in the vicinity of the antechamber. where the exiting jet has a smaller cross-section, the volume of the combustion chambers is also small, and it only becomes larger as the distance from the antechamber increases. A regulated air vortex forms in the partial combustion chambers, so that the desired complete and rapid combustion is guaranteed.
According to FIG. 3, the center g is in the piston head. muld @ enartigc body of revolution c t = seen, and the vent openings that are equidistant from one another;
are also arranged and designed in such a way that the mixed jets exiting from the antechamber a with a slight overpressure obliquely downward, more or less steeply, and, based on the cross section of the combustion chamber c, straight through the same without each other i disturb, are led. The combustion chamber c is designed to be adapted to the mixed jets emerging from the antechamber a and therefore has a small volume in the vicinity of the antechamber a, which increases accordingly as the distance from the antechamber increases.
Fig. 4-l2 show Ausführungsbei games with an eccentric standing before chamber a. The individual partial combustion chambers d, <I> e, </I> h, <I> m, </I> n and o which are separate from one another and which are similar or not similar are also located in the piston crown g. It is also possible, as is known per se, to arrange the partial combustion chambers in the cylinder head i.
The mixture jet directed through the exhaust openings f of the antechamber a into the partial combustion chambers is again inclined downwards to the trough (Fig. 4 and 9) and, based on the horizontal cross section of the individual partial combustion chambers, leads straight through the same (Fig . 5, 6, 8 and 10).
As a result of this guidance of the mixed jets, vortices are formed within the partial combustion chambers, which are referred to the longitudinal section. of the combustion chamber, from top to bottom and from bottom to top (Fig. 7).
Fig. 8 shows a mirror-identical partial combustion chamber, for which three exhaust openings f are used, which are also arranged in the antechamber a in such a way that the mixed jets directed into the combustion chamber do not interfere with one another and cover the entire trough-like combustion chamber.
In the arrangements according to FIGS. 9-12, the trough-type partial combustion chambers are provided in the piston head g, of which the combustion chambers m and 7a have deeper depressions than the combustion chambers o, which are flatter. Instead of accommodating the partial combustion chambers 7n, n and o in the piston head, they can also, as is known per se, be located in the cylinder head and / or in the piston head.
As the figures show, the partial combustion chambers arranged next to one another have hollows of different depths, namely between two partial combustion chambers ii, and m with a deeper hollow - a shallow, hollow-like combustion chamber o. Each partial combustion chamber m, n, and o a blow-out opening <I> f </I> is assigned to the antechamber a.
These out of bubble openings f are formed and arranged at an angle in such a way that the mixture jets emerging from the front chamber with a slight overpressure obliquely downwards (Fig. 9) according to the design of the associated trough and, based on the horizontal cross section of the partial combustion chambers (Fig . 10), in a straight line through them, approximately in the direction of their axes of symmetry.
These partial combustion chambers <I> m, n </I> and o are adapted in their design to the mixed jet emerging from the antechamber a, that is, in the vicinity of the antechamber, where the emerging jet has a small cross section, the volume of the combustion chambers is also small which only becomes larger with further distance from the antechamber.
The design of the partial combustion chambers and the guidance of the mixed jets also have a particularly favorable effect on high-speed diesel engines. Such machines are known for the purpose of sufficient air filling with large Ven valves and therefore provided with valve pockets in the Zylin. The volume of these pockets is not inconsiderable, so that this air is also drawn into the combustion, in that at least one mixture jet exiting from the prechamber a runs in the direction of these valve pockets located in the cylinder.