DE2328157C3 - Diesel internal combustion engine with a spherical combustion chamber arranged in the piston - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Dieselbrennkraftmaschine mit im Kolben angeordneten kugelähnlichen Brennraum mit Schnaupe und einer gegenüber dem Brennraum eingezogenen, jedoch keine wesentliche Drosselung verursachenden Brennraumöffnung. Dabei ist die in Richtung der Zylinderachse verlaufende Achse des Brennraumes gegenüber der Zylinderachse versetzt. Im Zylinder ist außermittig gegenüber Zylinder und Brennraum eine Kraftstoffeinspritzdüse angeordnet, so deren Einspritzstrahl in Richtung eines Lufteinlaßwirbels gerichtet ist. Der Brennraum ist so bemessen, daß praktisch die gesamte Ladung in ihm verdichtet wird.The invention relates to a diesel internal combustion engine with a spherical combustion chamber arranged in the piston with a snout and one drawn in opposite the combustion chamber, but not a substantial one Throttling causing combustion chamber opening. The axis running in the direction of the cylinder axis is here of the combustion chamber offset from the cylinder axis. In the cylinder is eccentric opposite cylinder and Combustion chamber arranged a fuel injection nozzle, so its injection jet in the direction of an air inlet vortex is directed. The combustion chamber is dimensioned so that practically the entire charge is compressed in it.

Bekannt sind durch die DT-PS 9 77 154 schnellaufende luftverdichtende Brennkraftmaschinen mit kugelför- ss migen Brennraum im Kolben, bei denen der Kraftstoffstrahl so gerichtet ist, daß er durch seinen flachen Auftreffwinkel einen Kraftstoff-Film auf der Wand bildet, der durch dip einströmende Luft allmählich abgelöst, vermischt und dann verbrannt wird. Bei diesen ho Brennkraftmaschinen kann der kugelförmige Brennraum mittig angeordnet und dabei seine Öffnung nach außen, d. h. also exzentrisch zur Zylinderachse verlagert sein.Are known by the DT-PS 9 77 154 high-speed Air-compressing internal combustion engines with spherical combustion chambers in the piston, in which the fuel jet is so directed that it creates a fuel film on the wall due to its shallow angle of incidence which is gradually detached by the air flowing in with dip, mixed and then burned. With these ho Internal combustion engines, the spherical combustion chamber can be arranged in the middle and its opening according to it outside, d. H. so be eccentric to the cylinder axis.

Gleichfalls ist eine exzentrische Verlagerung eines (>s Kugelbrennraumes mit zentrischer Öffnung aus der Zylinderachse bekannt.Likewise, an eccentric displacement of a (> s spherical combustion chamber with a central opening from the Cylinder axis known.

Vorbekannt ist weiterhin durch die DT-AS 15 26 321 eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Wandauftragung, bei der die öffnung des Brennraumes zu einem Oval erweitert ist und seitlich eine tangierende Schnaupe aufweist, die wesentlich über die Kontur des maximalen Brennraumdurchmessers hinausläuftAn internal combustion engine with fuel wall application is also known from DT-AS 15 26 321, in which the opening of the combustion chamber is widened to an oval and laterally a tangent one Has snout, which is much more than the contour of the maximum combustion chamber diameter runs out

Bei dieser Anordnung kann das Auslaßventil im geöffneten Zustand in der OT-Stellung des Kolbens in den Kolbenbrennraum hineinragen. Dies soll eine bessere Ausspülung des Brennraumes und eine Nachladung am Ende des Kompressionshubes, insbesondere bei hoher Last, ermöglichen.In this arrangement, the exhaust valve in the open state in the TDC position of the piston in protrude into the piston combustion chamber. This is intended to improve the flushing of the combustion chamber and reloading at the end of the compression stroke, especially with a high load.

Nachteilig wirkt sich die große Schnaupe aus. Sie bringt Störungen in der Luftbewegung und unkompakte Raumanteile am Brennraum.The big nose has a disadvantageous effect. It brings disturbances in the air movement and uncompact Share of space in the combustion chamber.

Vorbekannt ist durch die GB-PS 1183 906 eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung, die einen Brennraum aufweist der sich aus einem zylindrischen Teil an der öffnung und einem entsprechender. Kugelboden zusammensetzt Zugleich ist ein stufenförmiger Absatz gegenüber der Kraftstoffeinspritzdüse im zylindrischen Teil des Brennraumes vorgesehen, mit dem eine Zündelektrode korrespondiert. Für eine derartige Brennkraftmaschinenart wird unter anderem vorgeschlagen, die Brennraumöffnung aus der Zylinderachse von der Einspritzdüse weg zu versetzen. Die Anordnung des Brennraumes ist so gestaltet, daß sich günstige Verhältnisse zwischen Strahfeufbereitung und Zündquelle ergeben.Is previously known from GB-PS 1183 906 one externally ignited internal combustion engine with fuel injection, which has a combustion chamber from a cylindrical part at the opening and a corresponding one. Ball bottom composed at the same time is a stepped shoulder opposite the fuel injector provided in the cylindrical part of the combustion chamber, with which an ignition electrode corresponds. For such a type of internal combustion engine, it is proposed, inter alia, the combustion chamber opening off the cylinder axis away from the injector. The arrangement of the combustion chamber is like this designed so that there are favorable relationships between jet preparation and ignition source.

Auch für andere Dieselgemischbildungsverfahren, siehe z. B. DT-AS 12 60 859 und DT-AS 11 57 844, ist es bekannt, den Brennraum außermittig der Zylinderachse anzuordnen.Also for other diesel mixture formation processes, see e.g. B. DT-AS 12 60 859 and DT-AS 11 57 844, it is known to arrange the combustion chamber off-center of the cylinder axis.

Die vorbeschriebenen Brennraumausführungen und Gemischbildungsverfahren erbrachten insbesondere bei schnellaufenden Dieselbrennkraftmaschinen mit verhältnismäßig geringem Zylindervolumen hinsichtlich Belastbarkeit und Verbrauch (< 1000 cm³) keine optimalen Werte.The combustion chamber designs and mixture formation processes described above did not produce optimal values in ^{terms of load capacity and consumption (<1000 cm 3} ), particularly in the case of high-speed diesel internal combustion engines with a relatively small cylinder volume.

Zweck der Erfindung ist es, diesen Mangel zu beheben.The purpose of the invention is to remedy this deficiency.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine mit einem von der Kugelform abgeleiteten Brennraum mit einer solchen Einspritz-Strahllage zu schaffen, daß eine höhere Belastbarkeit bei niedrigem Verbrauch auch bei geringem Zylindervolumen erzielbar ist.The object of the invention is to provide an internal combustion engine with a spherical shape derived To create a combustion chamber with such an injection jet position that a higher load capacity at low Consumption can also be achieved with a small cylinder volume.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Versetzung (der Brennraumachse gegenüber der Zylinderachse), auf die Zylinderachse bezogen, von der Schnaupe wegweist, daß die Achse der Brennraumöffnung gegenüber der Zylinderachse zur Schnaupe hin versetzt ist und daß dabei die Einspritzstrahlprojektion in Richtung der Zylinderachse mit einer tangentialen Einlaufkontur der Schnaupe an die Brennraumöffnungskontur einen sich von der Schnaupe aus öffnenden spitzen Winkel bildet.According to the invention, the object is achieved in that the offset (opposite the combustion chamber axis the cylinder axis), based on the cylinder axis, points away from the snout that the axis of the combustion chamber opening is offset with respect to the cylinder axis towards the snout and that the injection jet projection in the direction of the cylinder axis with a tangential inlet contour of the nose to the combustion chamber opening contour forms an acute angle opening from the snout.

Vorteilhaft beträgt die Versetzung der Längsachse des Brennraumes gegenüber der Zylinderachse 3 bis 7 % des maximalen Brennraumdurchmessers und die Versetzung der Achse der Brennraumöffnung gegenüber der Zylinderachse 1 bis 3 % des maximalen Brennraumdurchmessers.The offset of the longitudinal axis of the combustion chamber with respect to the cylinder axis is advantageously 3 to 3 7% of the maximum combustion chamber diameter and the offset of the axis of the combustion chamber opening opposite the cylinder axis 1 to 3% of the maximum combustion chamber diameter.

Zweckmäßig tangiert die Schnaupe mit einem Tangenten winkel von 90 bis 120° einlaufend in die Brennraumöffnung, wobei zumindest die strahlseitige Einlaufkontur an der Brennraumöffnung tangiert.Appropriately, the spout is tangent with a tangent angle of 90 to 120 ° entering the Combustion chamber opening, at least the inlet contour on the jet side being tangent to the combustion chamber opening.

Durch die angegebene Zuordnung von Einspritzstrahl und versetztem kugelförmigen Brennraum ergeben sichThe specified assignment of the injection jet and the offset spherical combustion chamber results

motorische Verbesserungen. Es konnten bis zu 5 % niedrigere spezifische Kraftstoffverbräuche erzielt werden und bei gleicher Abgastrübung (gemessen nach Bosch) war die Belastbarkeit mit dem erfindungsgemäßen Brennraum um etwa 5 % höner wie bei den eingangs beschriebenen Verbremiungsverfahren mit Wandauftragung in Kugelbrennräumen.motor improvements. Up to 5% lower specific fuel consumption could be achieved and with the same exhaust gas opacity (measured according to Bosch), the load capacity was with that according to the invention Combustion chamber around 5% higher than in the combustion process described above Wall application in spherical combustion chambers.

An Hand einer Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden.An exemplary embodiment of the invention will be explained using a drawing.

Es zeigtIt shows

Fig.! einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Brennraum mit projizierter Strahlspur,Fig.! a cross section through the invention Combustion chamber with projected beam track,

Fig.2 eine Draufsicht auf einen Kolben mit dem erfindungsgemäßen Brennraum und mit projizierter Strahlspur.Fig.2 is a plan view of a piston with the Combustion chamber according to the invention and with projected beam track.

In F i g. 1 ist ein Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Brennraum im Kolben dargestellt. In der Ebene 1 verläuft der Kolbenboden, wobei sich die Brennraumöffnung 3 des Brennraumes 2 in diesem befindet. Die Brennstoffeinspritzdüse 4 ist außermittig angeordnet, wobei in der Draufsicht auf den Brennraum der Strahl in Richtung eines Luftwirbels in einem spitzen Winkel β von der von der Schnaupe 31 ausgehenden Einlaufkontur 32 weg verläuft. Der kugelige Teil des Brennraumes 2 weist eine Längsachse 5 auf, die gegenüber der Zylinderachse 6 in einem Abstand a angeordnet ist. Die Achse 7 der Kolbenöffnung ist wiederum mit einem Abstand £>zur Zylinderachse 6 versehen.In Fig. 1 shows a cross section through the combustion chamber according to the invention in the piston. The piston head runs in level 1, with the combustion chamber opening 3 of the combustion chamber 2 being located therein. The fuel injection nozzle 4 is arranged eccentrically, with the jet running in the direction of an air vortex at an acute angle β away from the inlet contour 32 starting from the nozzle 31 in the plan view of the combustion chamber. The spherical part of the combustion chamber 2 has a longitudinal axis 5 which is arranged at a distance a from the cylinder axis 6. The axis 7 of the piston opening is in turn provided at a distance £> from the cylinder axis 6.

Von der Zylinderachse 6 erstreckt sich der Abstand 6 in Richtung der Einspritzdüse 4 und Schnaupe 31, während sich der Abstand a hierzu entgegengesetzt von der Zylinderachse erstreckt.The distance 6 extends from the cylinder axis 6 in the direction of the injection nozzle 4 and spout 31, while the distance a extends opposite to this from the cylinder axis.

Die Versetzung a beträgt 3 bis 7 % und die Versetzung b 1 bis 3 % des maximalen Brennraumdurchmessers. Die Schnaupe wird durch den Mittelpunkt der Düse 4 bestimmt und dabei weist die Aussparung einen Tangentenwinkel <x von 90 bis 120° auf. Einer dieser Winkelschenkel bildet die tangierende , Einäaufkontur 32, der andere Winkelschenkel braucht nicht zu tangieren, sondern kann mit einer Einlaufkante in die Brennraumöffnung münden.The offset a is 3 to 7% and the offset b 1 to 3% of the maximum combustion chamber diameter. The snout is determined by the center point of the nozzle 4 and the recess has a tangent angle <x of 90 to 120 °. One of these angled limbs forms the tangential, inlet contour 32, the other angled limb does not need to be tangent, but can open into the combustion chamber opening with an inlet edge.

Der Schnaupenmittelpunkt braucht nicht auf der verbindenden Geraden von Öffnungsmittelpunkt und ü, Brennraum-Mittelpunkt liegen, sondern kann vorzugsweise in Richtung des Luftwirbels versetzt sein. Die Schnaupeneinlaufkontur, betrachtet im Längsschnitt durch den Brennraum, sollte an dem Kugelbrennraum tangieren.The snout center does not need to be on the connecting straight lines from the opening center point and ü, combustion chamber center point, but can preferably be offset in the direction of the air vortex. The snout inlet contour, viewed in a longitudinal section through the combustion chamber, should be tangent to the spherical combustion chamber.

ι.. Bei einem ausgeführten Motor mit 85 mm Zylinderdurchmesser ergab sich für die Versetzung a ein Wert von 2,5 mm für die Versetzung b ein Wert von 1 mm, dabei war der maximale Brennraumdurchmesser 1,1 bis 1,2 mal größer als der Öffnungsdurchmesser.
i; Die erfindungsgemäße Anordnung verringert nachteilige Schnaupeneinflüsse auf den Gemischbildungs-Vorgang durch geringe Auswirkung auf den Drall und andererseits wird durch die exzentrische Anordnung des Brennraum-Mittelpunktes eine verbesserte Kraftstoffes verteilung und damit eine bessere Mischung von Kraftstoff mit Luft erzielt.ι .. In the case of an engine with a cylinder diameter of 85 mm, a value of 2.5 mm resulted for the offset a and a value of 1 mm for the offset b , the maximum combustion chamber diameter being 1.1 to 1.2 times larger than that Opening diameter.
i; The arrangement according to the invention reduces the adverse effects of sniffing on the mixture formation process by having little effect on the swirl and, on the other hand, the eccentric arrangement of the combustion chamber center provides an improved fuel distribution and thus a better mixture of fuel with air.

Der sich durch die Anordnung ergebende Brennraum ist auch wenig anfällig gegen Rißbildungen am Öffnungsrand durch die sich über etwa Vs des i<> Brennraum-Öffnungsumfanges ergebenden vorteilhaften Querschnittsübergänge.The combustion chamber resulting from the arrangement is also less susceptible to the formation of cracks in the Opening edge through which extends over about Vs of the i <> Combustion chamber opening circumference resulting advantageous cross-sectional transitions.

Mit 41 ist die projizierte Strahlspur bzw. die Strahlspur und mit ω die Drehrichtung der Luftladung bezeichnet.41 is the projected jet track or the jet track and ω is the direction of rotation of the air charge designated.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Dieselbrennkraftmaschine mit im Kolben angeordnetem kugelähnlichen Brennraum mit Schnaupe und einer gegenüber dem Brennraum eingezogenen, jedoch keine wesentliche Drosselung verursachenden Brennraumöffnung sowie einer im Zylinder außermittig gegenüber Zylinder und Brennraum angeordneten Kraftstoff-Einspritzdüse, deren Einspritzstrahl in Richtung eines Lufteinlaßwirbels gerichtet ist, wobei die in Richtung der Zylinderachse verlaufende Achse des Brennraums gegenüber der Zylinderachse versetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Versetzung (a), auf die Zylinderachse (6) bezogen, von der Schnaupe (31) wegweist, daß die Achse (7) der Brennraumöffnung (3) gegenüber der Zylinderachse (6) zur Schnaupe (31) hin versetzt ist und daß die Einspritzstrahlprojektion (41, Fig.2) in Richtung der Zylinderachse (6) mit einer tagentialen Einlaufkontur (32) der Schnaupe (31) an die Brennraumöffnungskontur einen sich von der Schnaupe (31) aus öffnenden spitzen Winkel f/ty bildet1. Diesel internal combustion engine with a spherical combustion chamber arranged in the piston Snout and a retracted, but not significant, throttling opposite the combustion chamber causing combustion chamber opening as well as one in the cylinder eccentrically opposite cylinder and Combustion chamber arranged fuel injection nozzle, whose injection jet in the direction of an air inlet vortex is directed, the axis of the combustion chamber running in the direction of the cylinder axis is offset with respect to the cylinder axis, characterized in that the offset (A), based on the cylinder axis (6), points away from the snout (31) that the axis (7) of the The combustion chamber opening (3) is offset from the cylinder axis (6) to the nose (31) and that the Injection jet projection (41, FIG. 2) in the direction of the cylinder axis (6) with a tangential inlet contour (32) the snout (31) on the combustion chamber opening contour extends from the snout (31) opening acute angle f / ty forms 2. Dieselbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versetzung (a) der Längsachse (5) des Brennraumes (2) gegenüber der Zylinderachse (6) 3 bis 7 % des maximalen Brennraumdurchmessers und die Versetzung (b)der Achse (7) der Brennraumöffnung (3) gegenüber der Zylinderachse (6) 1 bis 3 % des maximalen Brennraumdurchmessers beträgt2. Diesel internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the offset (a) of the longitudinal axis (5) of the combustion chamber (2) with respect to the cylinder axis (6) 3 to 7% of the maximum combustion chamber diameter and the offset (b) of the axis (7) the combustion chamber opening (3) compared to the cylinder axis (6) is 1 to 3% of the maximum combustion chamber diameter 3. Dieselbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnaupe (31) mit einem Tangentenwinkel (α) von 90 bis 120° einlaufend in die Brennraumöffnung ausgeführt ist, wobei zumindest die strahlseitige Einlaufkontur (32) an der Brennraumöffnung tangiert.3. Diesel internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the lug (31) is designed with a tangent angle (α) of 90 to 120 ° entering the combustion chamber opening, at least the jet-side inlet contour (32) being tangent to the combustion chamber opening. 3535