DE1098284B - Air-compressing, self-igniting internal combustion engine - Google Patents

Description

Luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschine mit Einspritzung des flüssigen Kraftstoffes in einen im Kolben angeordneten ratationskörperförmigen Brennraum, dessen Wand durch den Hauptteil des eingespritzten Kraftstoffes auf einer möglichst großen Fläche in filmartiger Verteilung mit Kraftstoff benetzt wird, während gleichzeitig der restliche Teil des Kraftstoffes unmittelbar in die Verbrennungsluft gelangt, wobei die Verbrennungsluft an den Auftreffstellen des Kraftstoffes an der Brennraumwand vorübergeführt wird und im Bereich der Benetzung der Brennraumwand mit Kraftstoff Rillen in solcher Formgebung und Tiefe eingeschnitten sind, daß sie die Oberflächenrauhigkeit der Brennraumwand vergrößern und durch Fangwirkung eine Veränderung der Verteilung des Kraftstoffes auf der Drennraumwand infolge der bei der Kolbenbewegung auftretenden Beschleunigungskräfte verhindern.Air-compressing, self-igniting internal combustion engine The invention relates to an air-compressing, compression-ignition internal combustion engine with injection of the liquid fuel in a ratation body-shaped arranged in the piston Combustion chamber, the wall of which through the main part of the injected fuel on a The largest possible area is wetted with fuel in a film-like distribution, while at the same time the remaining part of the fuel goes directly into the combustion air arrives, the combustion air at the points of impact of the fuel on the Combustion chamber wall is passed and in the area of the wetting of the combustion chamber wall with fuel grooves are cut in such shape and depth that they increase the surface roughness of the combustion chamber wall and create a Change in the distribution of the fuel on the Drennraumwand as a result of the prevent acceleration forces occurring during piston movement.

Es ist eine Brennkraftmaschine mit luftloser Einspritzung und einem im Kolben liegenden zusätzlichen Verbrennungsraum bekannt, bei der die Einspritzung des Kraftstoffes während des letzten Teiles und am Ende des Verdichtungshubes, und zwar sowohl in den Hauptbrennraum als auch in den im Kolben befindlichen zusätzlichen Brennraum mittels einer seitlich am Zylinder angeordneten Einspritzdüse erfolgt. Dadurch entsteht erst eine Teilverbrennung im Hauptverbrennungsraum und dann anschließend im Kolbenbrennraum eine weitere Verbrennung eines Gemisches aus verbranntem Gas, Luft und unverbranntem Brennstoff nach inniger Durchwirbelung bei der Zuführung des Restbrennstoffes durch einen in diesen zusätzlichen Brennraum führenden Drosselquerschnitt. Durch diese beiden Brennräume soll im Zusammenhang mit dem sich nach oben bewegenden Kolben lediglich eine nahezu vollkommene Vermischung von komprimierter Luft und Brennstoff und damit eine ausgiebige Verbrennung erreicht werden.It is an airless injection and an internal combustion engine The additional combustion chamber located in the piston is known in which the injection of the fuel during the last part and at the end of the compression stroke, and both in the main combustion chamber and in the additional ones located in the piston Combustion chamber takes place by means of an injection nozzle arranged on the side of the cylinder. This results in partial combustion in the main combustion chamber and then afterwards another combustion of a mixture of burnt gas in the piston combustion chamber, Air and unburned fuel after being thoroughly swirled when feeding of the residual fuel through a throttle cross-section leading into this additional combustion chamber. Through these two combustion chambers, in connection with the upward moving Piston just an almost complete mixing of compressed air and Fuel and thus extensive combustion can be achieved.

Bei einer anderen, mit Direkteinspritzung in den Arbeitszylinder arbeitenden Kraftmaschine wird der Kraftstoff zwar lange vor Beendigung des Kolbenhubes eingespritz, jedoch zu dem Zweck und aus der Notwendigkeit heraus, daß schwerflüchtige Schweröle verarbeitet werden müssen und sich der zerstäubte Kraftstoff während des weiteren Kolbenliubes innig mit der komprimierten Luft vermischen soll.Another one that works with direct injection into the working cylinder Engine, the fuel is injected long before the end of the piston stroke, but for the purpose and out of the necessity that low-volatility heavy oils must be processed and the atomized fuel during the further The piston should mix intimately with the compressed air.

Schließlich geht ein älterer Vorschlag bereits darauf hinaus, zur Vergrößerung der Oberflächenrauhigkeit der Wand des Kolbenbrennraumes an dieser zentrisch zurZylinder- bzw. Brennraumachse verlaufende Fangrillen vorzusehen, welche durch Fangwirkung eine Veränderung der Verteilung des Kraftstoffes auf der `'Fand durch die bei der Kolbenbewegung auf ihn wirkenden Beschleunigungskräfte verhindern.After all, an older proposal already goes to the Enlargement of the surface roughness of the wall of the piston combustion chamber on this centrally to the cylinder or combustion chamber axis running catch grooves, which by trapping a change in the distribution of the fuel on the '' Fand by the acceleration forces acting on it during the piston movement.

Nach der Erfindung wird nun vorgeschlagen, daß in an sich bekannter Weise die Einspritzung des Kraftstoffes in den Brennraum über eine im Zylinder angeordnete Einspritzvorrichtung durch einen Kraftstofführungskanal des Kolbens hindurch am Ende des Ansaughubes bzw. zu Beginn des Verdichtungshubes erfolgt und daß ferner der die Brennraumwand tangierende Kraftstofführungskanal im Bereich der Fangrillen der Brennraumwand in den Brennraum mündet.According to the invention it is now proposed that in per se known Way, the injection of the fuel into the combustion chamber via an arranged in the cylinder Injection device through a fuel duct of the piston on The end of the intake stroke or at the beginning of the compression stroke takes place and that furthermore the fuel duct tangential to the combustion chamber wall in the area of the catch grooves the combustion chamber wall opens into the combustion chamber.

Die Einspritzung des Kraftstoffes innerhalb eines solchen Hubbereiches hat den wesentlichen Vorteil, daß ein genügend großer Zeitraum, nämlich praktisch der gesamte Verdichtungshub zur Ausbildung eines Kraftstoffilms wünschenswerter Großflächigkeit und zur anschließenden Ablösung des Kraftstoffilms mit einwandfreier Kraftstoffdampf-Luft-Gemischbildung zur Verfügung steht. Auch ist es vorteilhaft, daß der Kraftstoff nunmehr mit wesentlich geringerem Druck in den Brennraum eingespritzt zu werden braucht, als wenn die Kraftstoffeinspritzung erst gegen Ende des Verdichtungshubes erfolgen würde. Durch den Vorschlag, den Kraftstofführungskanal des Kolbens die Brennraumwand im Bereich der Fangrillen tangieren zu lassen, wird eine reflexionsfreie Auftragung des Kraftstoffes bewirkt und dessen filmartige Ausbreitung begünstigt.The injection of the fuel within such a stroke range has the essential advantage that a sufficiently long period of time, namely practical the entire compression stroke for forming a fuel film is more desirable Large area and for the subsequent detachment of the fuel film with flawless Fuel vapor-air mixture formation is available. It is also beneficial that the fuel is now injected into the combustion chamber at a much lower pressure needs to be, as if the fuel injection only towards the end of the compression stroke would take place. By suggesting that the fuel duct of the piston Allowing the combustion chamber wall to be tangent in the area of the catch grooves becomes a reflection-free one Application of the fuel causes and promotes its film-like spread.

Ferner schlägt die Erfindung vor, daß zur Verhinderung einer Stockung des Kraftstoffes im Kraftstoffzuführungskanal dieser vom Bereich der Kolbenkrone aus nach unten geneigt angeordnet ist. In weiterer Ausbildung der Erfindung wird das Durchfließen des Kraftstoffes durch den Kraftstoffkanal durch eine zur Kolbenlängsachse etwa parallele Bohrung im Kolben zur Verbindung des Kraftstoffzuführungskanals mit dem Verdichtungsraum des Zylinders gefördert. In dieser letztgenannten Bohrung bildet sich nämlich in vorteilhafter Weise während des Verdichtungshubes eine Luftströmung aus, die sich vom Verdichtungsraum des Zylinders durch den Kraftstofführungskanal in den Brennraum fortpflanzt und den Kraftstoff aus dem Kraftstofführungskanal in den Brennraum mit fortreißt.The invention also proposes that to prevent jamming of the fuel in the fuel supply channel this from the area of the piston crown is arranged inclined downwards. In a further embodiment of the invention the flow of fuel through the fuel channel through a to Piston longitudinal axis approximately parallel bore in the piston to connect the fuel supply channel with promoted to the compression chamber of the cylinder. In this latter hole forms namely, an air flow advantageously occurs during the compression stroke from the compression chamber of the cylinder through the fuel duct propagates into the combustion chamber and the fuel from the fuel duct in tears away the combustion chamber.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Fig.1 Kolben und Zylinder einer Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung im Längsschnitt, wobei die Fangrillen gegenüber den anderen dargestellten Teilen wesentlich vergrößert sind, Fig.2 die Anordnung der Fig. 1, wobei jedoch die Fangrillen etwa in natürlicher Größe dargestellt sind, und Fig. 3 Kolben und Zylinder der Darstellung gemäß Fig. 1 in Draufsicht auf den Kolbenboden.An embodiment of the invention is shown in the drawing. It shows Fig.1 piston and cylinder of an internal combustion engine according to the invention in longitudinal section, with the catch grooves compared to the other parts shown are substantially enlarged, FIG. 2 the arrangement of FIG. 1, but with the catching grooves are shown approximately in natural size, and Fig. 3 piston and cylinder of the illustration according to FIG. 1 in a plan view of the piston head.

Im Kolben 1 der im übrigen nur durch die Zylinderwandung 2 und die Zylinderkopfbegrenzungsfläche 3 angedeuteten lotrecht stehenden Brennkraftmaschine ist der rotationskörperförmige Brennraum 4 angeordnet, der über eine Öffnung 5 mit dem Zylinderraum 6 in Verbindung steht.In the piston 1 of the rest only through the cylinder wall 2 and the Cylinder head boundary surface 3 indicated perpendicular internal combustion engine the rotational body-shaped combustion chamber 4 is arranged, which has an opening 5 with the cylinder space 6 is in communication.

Die Einbringung des Kraftstoffes in den Brennraum 4 erfolgt über eineEinspritzvorrichtung in Form eines Nadelventils 7 und über einen Kraftstofführungskanal B. Das Nadelventil ? ist schräg in der Zylinderwand 2 gehalten. Der Kraftstofführungskanal ist im Kolben angeordnet und von der Kolbenkrone oberhalb des obersten Kolbenringes 9 aus nach unten geneigt. Das Nadelventil und der Kraftstofführungskanal sind so angeordnet und einander zugeordnet, daß die dem Brennraum abgewandte Mündung des Kraftstofführungskanals und die Ventilmündung einander überschneiden, wenn der Kolben sich zwischen Ansaug- und Verdichtungshub im unteren Totpunkt befindet. Der Kraftstofführungskanal mündet tangential in den Brennraum (Fig.3). Die Wand 10 des Brennraums 4 ist im Bereich 11 der Mündung des Kraftstofführungskanals in dem Brennraum mit Fangrillen 12 versehen. Die Rillen 12 können entweder in sich geschlossen oder schraubenförmig verlaufend in die Brennraumwand 10 eingeschnitten sein. Sie sind muldenförmig ausgebildet und weisen im Querschnitt eine bogenförmige Umrißform auf, die beispielsweise halbkreisförmig oder offen oval sein kann. Es können jedoch auch andere gewölbte Querschnittsformen vorgesehen sein. Die Fangrillen ergeben eine Oberflächenrauhigkeit der Zylinderwand im Bereich der Einbringung des Kraftstoffes in den Zylinderraum. Die Verbrennungsluft kreist gemäß dem Pfeil 14 im Brennraum 4 und wird an der Mündung des Kraftstofführungskanals in den Brennraum vorbeigeführt. Überdecken sich zwischen Ansaughub und Verdichtungshub im unteren Totpunkt des Kolbens die Austrittsöffnung des Nadelventils 7 und die dem Nadelventil zugekehrte Mündung des Kraftstofführungskanals 8, so gelangt Kraftstoff über das Ventil 7 in den Kanal B. Er gelangt durch den Kraftstofführungskanal 8 hindurch in den Brennraum 4, füllt dort die Rillen 12 und bildet auf diese Weise einen großflächigen, reflexionsfrei aufgebrachten Film 30 auf der Brennraumwand 10. Das Durchfließen des Kraftstoffes durch den .Kräftstofführungskanal 8 wird während des Verdichtungshubes durch die Neigung des Kanals 8 begünstigt, in dem der Kraftstoff, der Schwerkraft folgend, gleichsam wie in einer schrägen Rinne in den Brennraum läuft. Das Hindurchfließen des Kraftstoffes durch den Kraftstofführungskanal 8 wird weiter durch eine Luftströmung begünstigt, die aus dem Zylinderraum 6 herausgerichtet ist, durch die Bohrung 13 und den Kraftstofführungskanal 8 hindurch in den Brennraum gelangt und dabei den in den Kraftstofführungskanal8 befindlichen Kraftstoff mitnimmt. Diese Luftströmung wird hervorgerufen durch einen geringen Unterdruck, der sich infolge der Öffnung 5 im Brennraum gegenüber dem. Zylinder 6 ausbildet. Der Druckunterschied zwischen Brennraum 4 und Verdichtungsraum 6 ist um so größer, je enger der Querschnitt der Öffnung 5 ist, und kann durch Bemessung dieser Öffnung bestimmt werden. Der Querschnitt der Öffnung 5 bestimmt außerdem in bekannter Weise das Maß der Luftdrehung der Verbrennungsluft im Brennraum 4.The fuel is introduced into the combustion chamber 4 via an injection device in the form of a needle valve 7 and a fuel duct B. The needle valve ? is held at an angle in the cylinder wall 2. The fuel duct is in the piston arranged and from the piston crown above the top piston ring 9 after inclined down. The needle valve and the fuel duct are arranged in this way and associated with one another that the opening of the fuel duct facing away from the combustion chamber and the valve orifice intersect when the piston is between intake and compression stroke is at bottom dead center. The fuel duct opens tangentially into the combustion chamber (Fig. 3). The wall 10 of the combustion chamber 4 is in the area 11 of the mouth of the fuel duct in the combustion chamber is provided with catch grooves 12. The grooves 12 can either be self-contained or run helically be cut into the combustion chamber wall 10. They are trough-shaped and have an arcuate outline shape in cross section, for example semicircular or can be open oval. However, other curved cross-sectional shapes can also be used be provided. The catch grooves result in a surface roughness on the cylinder wall in the area where the fuel is introduced into the cylinder chamber. The combustion air circles according to arrow 14 in combustion chamber 4 and is at the mouth of the fuel duct passed into the combustion chamber. Overlap between the intake stroke and the compression stroke in the bottom dead center of the piston the outlet opening of the needle valve 7 and the The mouth of the fuel guide channel 8 facing the needle valve, so fuel arrives Via valve 7 into channel B. It passes through fuel guide channel 8 through into the combustion chamber 4, there fills the grooves 12 and forms in this way a large-area, reflection-free applied film 30 on the combustion chamber wall 10. The flow of fuel through the fuel guide channel 8 is during of the compression stroke favored by the inclination of the channel 8, in which the fuel, following the force of gravity, as it were in a sloping channel into the combustion chamber runs. The flow of the fuel through the fuel guide channel 8 is further promoted by an air flow that is directed out of the cylinder space 6 is, through the bore 13 and the fuel duct 8 through into the combustion chamber arrives and thereby takes the fuel in the fuel guide channel8 with it. This air flow is caused by a slight negative pressure that builds up due to the opening 5 in the combustion chamber compared to the. Cylinder 6 forms. The pressure difference between combustion chamber 4 and compression chamber 6 is larger, the narrower the cross-section of the opening 5, and can be determined by dimensioning this opening. Of the The cross section of the opening 5 also determines, in a known manner, the amount of air rotation the combustion air in the combustion chamber 4.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Luftverdichternde, selbstzündende Brennkraftmaschine mit Einspritzung des flüssigen Kraftstoffes in einen im Kolbenangeordneten rotationskörperförmigen Brennraum, dessen Wand durch ,den Hauptteil des eingespritzten Kraftstoffes auf einer möglichst großen Fläche in filmartiger Verteilung mit Kraftstoff benetzt wird, während gleichzeitig der restliche Teil des Kraftstoffes unmittelbar in die Verbrennungsluft gelangt, wobei die Verbrennungsluft an den Auftreffstellen :des Kraftstoffes an der Brennraumwand vorübergeführt wird und im Bereich der Benetzung der Brennraumw-and mit Kraftstoff Rillen in solcher Formgebung und Tiefe eingeschnitten sind, daß sie die Oberflächenrauhigkeit der Brennraumwand vergrößern und durch Fangwirkung eine Veränderung der Verteilung des .Kraftstoffes auf der Brennraumwand infolge der bei der Kolbenbewegung auftretenden Beschleunigungskräfte verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Einspritzung des Kraftstoffes in den Brennraum über eine im Zylinder (2) angeordnete Einspritzvorrichtung (7) durch einen Kraftstofführungskanal (8) des Kolbens hindurch am Ende des Ansaughubes bzw. zu Beginn des Verdichtungshubes erfolgt und daß ferner der die Brennraumwand tangierende Kraftstofführungskanal (8) im Bereich der Fangrillen (12) der Brennraumwand (10) in den Brennraum (4) mündet. z. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstofführungskanal (8) vom Bereich der Kolbenkrone aus nach unten (1) geneigt ist. 3. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine zur Kolbenlängsachse etwa parallele Bohrung (13) im Kolben (1), die den Kraftstofführungskanal (8) mit dem Verdichtungsraum (6) des Zylinders (2) verbindet. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 749 456, 723 709, 484 401, 404 826. PATENT CLAIMS: 1. Air-compressing, self-igniting internal combustion engine with injection of the liquid fuel into a combustion chamber in the form of a rotational body arranged in the piston, the wall of which is wetted with fuel in a film-like distribution over the largest possible area by the main part of the injected fuel, while at the same time the remaining part of the fuel is wetted directly passes into the combustion air, the combustion air at the points of impact: the fuel is carried past the combustion chamber wall and in the area where the combustion chamber wall is wetted with fuel, grooves are cut in such a shape and depth that they increase the surface roughness of the combustion chamber wall and create a Prevent change in the distribution of .Kraftstoffes on the combustion chamber wall as a result of the acceleration forces occurring during the piston movement, characterized in that the injection of the fuel i n the combustion chamber takes place via an injection device (7) arranged in the cylinder (2) through a fuel duct (8) of the piston at the end of the intake stroke or at the beginning of the compression stroke and that furthermore the fuel duct (8) tangent to the combustion chamber wall in the area of the catching grooves (12) of the combustion chamber wall (10) opens into the combustion chamber (4). z. Internal combustion engine according to Claim 1, characterized in that the fuel duct (8) is inclined downwards (1) from the region of the piston crown. 3. Internal combustion engine according to claims 1 and 2, characterized by a bore (13) in the piston (1) which is approximately parallel to the longitudinal axis of the piston and connects the fuel duct (8) to the compression chamber (6) of the cylinder (2). Considered publications: German Patent Nos. 749 456, 723 709, 484 401, 404 826.