DE547588C - Injection internal combustion engine with external ignition - Google Patents

Description

Einspritz-Brennkraftmaschine mit Fremdzündung Die Erfindung betrifft eine Einspritz-Brennkraftmaschine mit Fremdzündung, bei welcher der Brennstoff in bekannter Weise in den kreisenden Luftinhalt einer abgeteilten, mit dem Zylinderraum verbundenen Brennvorkammer gespritzt wird und die gesamte Verbrennungsluft oder ein Teil davon bei der Ladung der Maschine durch die Vorkammer in den Zylinder strömt.Spark ignition injection internal combustion engine The invention relates to an injection internal combustion engine with spark ignition, in which the fuel in known way in the circulating air content of a partitioned off with the cylinder space connected combustion chamber is injected and the entire combustion air or part of it flows through the antechamber into the cylinder when the machine is charged.

Nach vorliegender Erfindung ragt die Brennvorkammer mit ihrem ungekühlten Boden in den Zylinderraum hinein und ist an dem ebenfalls hineinragenden Mantelende mit mehreren tangentialen Schlitzen oder Bohrungen versehen, durch welche während der Verdichtung ein kräftiger Luftwirbel in der Kammer gebildet wird.According to the present invention, the combustion chamber protrudes with its uncooled Bottom into the cylinder space and is at the jacket end that also protrudes into it provided with several tangential slots or holes through which during a strong air vortex is formed in the chamber during compression.

Ferner ist in den Böden der Brennvorkammer ein gemeinsames Doppelsitzventil angeordnet, dessen innerer Teller bei der Ladung der Maschine eine zusätzliche Durchla.ßöffnung freigibt, diese jedoch während der Verdichtung bis .auf einen Ringspalt abdeckt. Erfindungsgemäß befinden sich diese Durchl.aßöffnung und die Wirbelschlitze an einem im Zylinderkopf befestigten Vorkammereinsatz, dessen Wärmezustand dem Brennstoff angepaßt werden kann.Furthermore, there is a common double seat valve in the floors of the combustion chamber arranged, the inner plate of which has an additional passage opening when the machine is loaded releases, but covers it up to an annular gap during compression. According to the invention, this passage opening and the vortex slits are located on one Pre-chamber insert fixed in the cylinder head, its heat state to the fuel can be customized.

An Stelle in dem erwähnten Einsatz können die ZVirbelschlitze auch an dem inneren Teller des Doppelsitzventils angeordnet nein, der die ganze Bodenfläche der Vorkammer einnimmt. Schließlich kann erfindungsgemäß die Brennvorkammer auch neben den Zylinderventilen angeordnet und für den Lufteinlaß in die Brennkammer in an sich bekannter Weise mit einem Sonderventil versehen sein, das mit dem Zylindereinlaßventil gemeinsam geöffnet wird.Instead of the mentioned insert, the ZVirbelschlitze can also arranged on the inner plate of the double seat valve no, which covers the entire bottom surface occupies the antechamber. Finally, according to the invention, the combustion chamber can also arranged next to the cylinder valves and for the air intake into the combustion chamber be provided in a known manner with a special valve that connects to the cylinder inlet valve is opened together.

Durch den Erfindungsgegenstand wird der Vorteil erzielt, daß infolge der starken Erhitzung der Luft in den Schlitzen und D@urchwirbelung des Brennstoffes sowie dementsprechend schnellen Gemischbildung die Einspritzung trotz des mittleren Verdichtungsenddruckes so weit nach dem oberen Totpunkt zu verlegt werden kann, daß die Verbrennung ohne erhebliche Drucksteigerung vor sich geht und der Verbrennungshöchstdruck in den Grenzen des bei Leichtölvergasermaschinen üblichen bleibt.The object of the invention has the advantage that as a result the strong heating of the air in the slots and swirling of the fuel as well as correspondingly rapid mixture formation, the injection despite the average The final compression pressure can be relocated so far after top dead center, that the combustion takes place without a significant increase in pressure and the maximum combustion pressure remains within the limits of what is usual with light oil gasifier machines.

Die Abb. i bis 8 zeigen den Erfindungsgegenstand in verschiedenen Ausführungsformen im Zylinderkopf einer Viertaktbrennkraftmaschine in Längs-, Querschnitten und Grundrissen und die Einzelvorgänge der Gemischbildung, Zündung und Verbrennung in der Brennvorkammer.Figs. I to 8 show the subject of the invention in different ways Embodiments in the cylinder head of a four-stroke internal combustion engine in longitudinal and cross sections and floor plans and the individual processes of mixture formation, ignition and combustion in the combustion chamber.

In dem aufgesetzten Kopf 2 des Zylinders i hängen das Einlaßventil 3 und Auslaßventi1 q.. Die Brennvorkammer 5 ist nach Abb. i bis 6 unterhalb des Einlaßventils 3 angeordnet und ragt mit ihrem ungekühlten Boden etwas in den Zylinderrauen hinein. Sie kann seitlich entweder unmittelbar von wassergekühlten Wänden oder von einem Einsatz 6 begrenzt sein, dessen Wärmezustand durch mehr oder weniger Fühlungnahme mit den wassergekühlten Wänden dem Brennstoff angepaßt werden kann.In the attached head 2 of the cylinder i hang the inlet valve 3 and Auslaßventi1 q .. The combustion chamber 5 is according to Fig. I to 6 below the Inlet valve 3 arranged and protrudes somewhat with its uncooled bottom in the cylinder surface into it. You can either directly from the water-cooled side Walls or be limited by an insert 6, whose heat state by more or less Contact with the water-cooled walls can be adapted to the fuel.

Die Brennkammer 5 steht nach Abb. i bis 4 durch Tangentialbohrungen 9 in dem Ende des Einsatzmantels 6 dauernd mit dem Zylinderraum in Verbindung. Da der Vorkammerboden sehr heiß wird, wird auch die durch die Schlitze strömende Luft stark erhitzt.The combustion chamber 5 stands by tangential bores according to Fig. I to 4 9 in the end of the insert shell 6 permanently in communication with the cylinder space. There the floor of the antechamber becomes very hot, so does the air flowing through the slots strongly heated.

Da. die gesamte Verbrennungsluft durch die Brennvorkammer gesaugt wird, so hat zwecks ausreichender Zylinderfüllung die Brennvorkammer nach dem Zylinder zu noch eine öffnung 7, welche die Bildung ,eines kräftigen Luftringwirbels während des Verdichtungshubes verhindern würde, da der Hauptstrom der Luft senkrecht nach oben gerichtet wäre und die entsprechend schwache Strömung in den Tangentialbohrungen 9 überhaupt nicht oder zuwenig als Wirbel in der Brennvorkammer zur Geltung käme., Nach Art eines Doppelsitzventils ist deshalb in der Verlängerung des Einlaßventils 3 ein Abdeckventil8 vorgesehen, das, wie aus Abb. i ' ersichtlich, bei geöffnetem Einlaßventil 3 die Öffnung 7 für den ungehinderten Durchfluß der Luft nach dem Zylinderraum freigibt, während des Verdichtungshubes je- doch, wie in Abb. z dargestellt, bei geschlossenem Einlaßventil 3 die Öffnung 7 bis auf einen Ringspalt verdeckt, so daß die Luft nunmehr mit entsprechend erhöhter Geschwindigkeit, wie im Grundriß (Abb. 3) die Pfeile andeuten, durch die Bohrungen 9 in die Brennvorkammer eindringt und hier einen kräftigen, heißen Ringwirbel bildet. In diesen wird gegen Ende des Verdichtungshubes gemäß Abb.4 der Brennstoff mittels Düse io so gespritzt, daß er sofort von dem Wirbel @erfaßt und in demselben fein verteilt wird. Kurz darauf erfolgt die Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches durch Hochspannungsfunken an der Zündkerze i i, an welcher das noch immer kreisende Gemisch vorbeistreicht. Da die Zündkerze auch im Frischluftstrom liegt, so findet von hier aus dauernd eine Reinigung und Kühlung derselben statt.There. the entire combustion air is sucked through the combustion chamber, so for the purpose of sufficient cylinder filling the combustion chamber has an opening 7 after the cylinder, which would prevent the formation of a powerful air ring vortex during the compression stroke, since the main flow of air would be directed vertically upwards and the A correspondingly weak flow in the tangential bores 9 would not come into play at all or not enough as a vortex in the combustion chamber. In the manner of a double seat valve, a cover valve 8 is therefore provided in the extension of the inlet valve 3, which, as can be seen in Fig. i ', when the inlet valve is open 3 releases the opening 7 for the unimpeded flow of air to the cylinder space, but during the compression stroke , as shown in Fig Speed, as in the plan (Fig. 3) the arrow e indicate, penetrates through the bores 9 into the combustion chamber and forms a powerful, hot ring vortex here. Towards the end of the compression stroke, as shown in Fig. 4, the fuel is injected into these by means of a nozzle in such a way that it is immediately caught by the vortex @ and finely distributed in it. Shortly thereafter, the fuel-air mixture is ignited by high-voltage sparks at the spark plug ii, which the still circulating mixture sweeps past. Since the spark plug is also located in the fresh air flow, it is continuously cleaned and cooled from here.

Die hochgespannten Gase in der Brennvorkammer schlagen nun, wie es in Abb. 5 und 6 die Pfeile andeuten, durch die Wirbelöffnungen in den Zylinderraum zurück rund reißen den noch in der Brennvorkammer befindlichen unverbrannten, verdampften oder zersetzten Brennstoff mit, welcher in der Zylinderraumluft verbrannt wird.The high-tension gases in the combustion chamber are now beating as it does in Fig. 5 and 6 the arrows indicate through the vortex openings into the cylinder space Tear back around the unburned, vaporized ones that are still in the combustion chamber or decomposed fuel, which is burned in the cylinder space air.

Der Einsatz 6 kann für bestimmte Brennstoffe auch niedriger gehalten werden, wie z. B. in Abb. a, so daß ein Teil der Kammerwand wassergekühlt ist, oder die Seitenwand fällt ganz fort, und es bleibt nur unten ein Ring 6 übrig für die Wirbelöffnungen wie in Abb. 4. Die Wirbelöffnungen können als Tangentiallöcher oder Schlitze, wie in Abb.5 und 6 angegeben, auch an dem Abdeckventil 8 angeordnet werden, und zwar an dem Umfang des die Bodenfläche einnehmenden Ventiltellers.The insert 6 can also be kept lower for certain fuels become, such as B. in Fig. A, so that part of the chamber wall is water-cooled, or the side wall falls away completely, and there is only a ring 6 left at the bottom for the Vortex openings as in Fig. 4. The vortex openings can be called tangential holes or Slots, as indicated in Fig. 5 and 6, can also be arranged on the cover valve 8, namely on the circumference of the valve disk occupying the bottom surface.

Die Brennvorkammer kann auch neben den Zylinderventilen 3 und 4 sitzen, wie aus Abb. 7 und 8 erkennbar, und mit einem entsprechend kleineren Sonderventil i a für Lufteinlaß versehen sein, das mit dem Einlaßventil 3 gesondert oder gemeinsam durch Mitnahme des Hebels 13 vom Schwinghebel 14 des Einlaßventils geöffnet wird. Die Luft strömt dann vom Einlaßkrümmer 15 in den Zylinder und durch den Abzweigkanal 16 in die Brennvorkammer 5, die hier mit dem Zylinderraum nur durch die Wirbelöffnungen 9 verbunden ist, welche hier allein zur Verdrängung der Verbrennungsgase aus der Brennvorkanuner ausreichen.The combustion chamber can also sit next to the cylinder valves 3 and 4, as can be seen in Figs. 7 and 8, and be provided with a correspondingly smaller special valve for air inlet, which is connected to the inlet valve 3 separately or together by taking the lever 13 from the rocker arm 14 of the Inlet valve is opened. The air then flows from the intake manifold 1 5 into the cylinder and through the branch duct 1 6 into the combustion chamber 5, which is only connected to the cylinder space through the vortex openings 9, which are sufficient here to displace the combustion gases from the combustion chamber.

Bei Zweitaktmaschinen rückt die Brennvorkammer vorteilhaft in die Zylinderachse, und die Wirbelöffnungen sind am ganzen Umfang verteilt. Soll hier die gesamte Spülluft durch die Brennvorkammer strömen, so sitzt ,an dem Spülluftventil ein Abdeckventil, das beim Spülen eine Durchtrittsöffnung nach dem Zylinderraum freigibt, während des Verdichtungshubes die Öffnung jedoch bis auf einen Ringspalt abdeckt. Hat der Zylinderraum besondere, z. B. Kurbelkastenluftspülung, so erhält die Brennvorkammer ein entsprechend kleineres Sondexspiilluftventil. Die Brennvorkammer hat dann nur Öffnungen für die Luftwirbelbildung.In two-stroke engines, the combustion chamber is advantageously located in the Cylinder axis, and the vortex openings are distributed over the entire circumference. Should be here the entire purge air flow through the combustion chamber, so it sits on the purge air valve a cover valve that has a passage opening after the cylinder chamber when flushing releases, but during the compression stroke the opening except for an annular gap covers. Does the cylinder space have special, e.g. B. crankcase air purge so obtained the combustion chamber has a correspondingly smaller probe air valve. The combustion chamber then only has openings for air vortex formation.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: i. Einspritz - Brennkraftmaschine mit Fremdzündung, bei welcher der Brennstoff in den kreisenden Luftinhalt einer abgeteilten, mit dem Zylinderraum verbundenen Brennvorkammer gespritzt wird und die gesamte Verbrennungsluft oder ein Teil davon bei der Ladung der Maschine durch die Vorkammer in den Zylinder strömt, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennvorkammer (5) mit ihrem ungekühlten Boden in den Zylinderraum hineinragt und an dem ebenfalls hineinragenden Mantelende mit mehreren tangentialen Schlitzen (9) oder Bohrungen versehen ist, durch welche während der Verdichtung ein kräftiger Luftwirbel in . der Kammer gebildet wird. a. Einspritz-Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in den Böden der Brennvorkammer (5) ein gemeinsames Dopp:elsitzventil angeordnet ist, dessen innerer Teller (8) bei der Ladung der Maschine eine zusätzliche Durchlaßöffnung (7) nach dem Zylinderraum freigibt, während der Verdichtung jedoch bis auf einen Ringspalt abdeckt. 3. Einspritz-Brennkraftmaschine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßöffnung (7) und die Wirbelbohrungen oder Schlitze (9 ) sich an einem im Zylinderkopf befestigten Vorkammereinsatz (6) befinden, dessen Wärmezustand durch mehr oder weniger Fühlungnahme mit den wassergekühlten Wänden des Zylinderkopfes oder durch verschiedene Länge dem Brennstoff angepaßt werden kann. q.. Einspritz-Brennkraftmaschine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelbohrungen oder Schlitze (9) an dem inneren Teller (8) des Doppelventils angeordnet sind, der die ganze Bodenfläche der Vorkammer einnimmt (Abb. 5). 5. Einspritz-Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennvorkammer (5) neben den Zylinderventilen ,angeordnet und für den Lufteinlaß in die Brennkammer in an sich bekannter Weise ein Sonderventil (12) vorgesehen ist, das mit dem Zylindereinlaßventil (3) gemeinsam geöffnet wird (Abb. 7 und 8). PATENT CLAIMS: i. Injection - internal combustion engine with spark ignition, in which the fuel is injected into the circulating air content of a partitioned combustion chamber connected to the cylinder space and all or part of the combustion air flows through the antechamber into the cylinder when the engine is charged, characterized in that the Combustion antechamber (5) protrudes with its uncooled bottom into the cylinder space and is provided with several tangential slots (9) or bores at the jacket end, which also protrudes, through which a powerful air vortex in. the chamber is formed. a. Injection internal combustion engine according to claim i, characterized in that a common double seat valve is arranged in the bottoms of the combustion chamber (5), the inner plate (8) of which opens an additional passage opening (7) to the cylinder chamber when the engine is being charged the compression, however, covers up to an annular gap. 3. Injection internal combustion engine according to claim i and 2, characterized in that the passage opening (7) and the swirl bores or slots (9) are located on an antechamber insert (6) fixed in the cylinder head, the heat state of which is more or less in contact with the water-cooled Walls of the cylinder head or by different lengths can be adapted to the fuel. q .. Injection internal combustion engine according to claim i and 2, characterized in that the vortex bores or slots (9) are arranged on the inner plate (8) of the double valve which occupies the entire bottom surface of the antechamber (Fig. 5). 5. Injection internal combustion engine according to claim i, characterized in that the combustion chamber (5) is arranged next to the cylinder valves, and a special valve (1 2) is provided for the air inlet into the combustion chamber in a manner known per se, which is connected to the cylinder inlet valve (3 ) is opened together (Fig. 7 and 8).