DE967752C - Air-compressing injection internal combustion engine with self-ignition and an antechamber - Google Patents

Description

Luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine mit Selbstzündung und einer Vorkammer Es ist ein Einsatz für die Vorkammer einer luftverdichtenden Einspritzbrennkraftmaschi:ne mit Selbstzündung bekannt, der mit dem Zylinderraum durch eine Überströmöffnung in Verbindung stecht und, in den Zylinderraum hineinragend, mit dem Kolben in dessen innerer Totpunktstellung einen Drosseldiurchlaß bildet. Der Kraftstoff wird durch die Vorkammer und durch die Überströmöffnung nahezu ungedrosselt in einem Strahl frei auf den Kolbenboden aufgespritzt und dort verteilt. Das hat den Nachteil; daß der Kolbenboden an dieser Stelle thermisch besonders hoch belastet ist.Air-compressing injection internal combustion engine with compression ignition and an antechamber It is an insert for the antechamber of an air-compressing injection internal combustion engine known with self-ignition, the one with the cylinder space through an overflow opening in connection and, protruding into the cylinder space, with the piston in it inner dead center position forms a throttle passage. The fuel is through the antechamber and through the overflow opening almost unthrottled in one jet sprayed freely onto the piston crown and distributed there. That has the disadvantage; that the piston crown is subjected to particularly high thermal loads at this point.

Ein anderer bekannter Einsatz hat mehrere nahe an seinem Umfang gleichmäßig verteilte, parallele Bohrungen, und seine vorkammerseitige Stirnfläche ist als Prallfläche ausgebildet, gegen die der Kraftstoff in einem einzigen Strahl gespritzt "wird. Auf der zylinderraumseitigen Stirnfläche des Einsatzes ist eine kegelig sieh nach dem Kolbenboden zu verengende Ausnehmung angeordnet. Mit diesem Einsatz wird zwar der Kraftstoff bereits zum größten Teil durch das Aufprallen auf die vorkammerseitige Stirnfläche des Einsatzes in der Vorkammer aufbereitet. Die aus den einzelnen Bohrungen austretenden Stichflammen werden jedoch durch die kegelige Verengung zu einer einzigen Stichflamme zus@ammengefaßt, die ebenfalls dien mittleren Teil des Kolbenbodens thermisch ,hoch belastet.Another known bet has several evenly close to its girth distributed, parallel bores, and its antechamber-side face is as a baffle against which the fuel is injected in a single jet ". On the end face of the insert on the cylinder space side, there is a conical look the piston head to be narrowed recess arranged. With this use will be the fuel already for the most part from the impact on the antechamber side The face of the insert is prepared in the antechamber. The ones from the individual holes escaping jet flames become a single one due to the conical narrowing Combined jet flame, which also serve the middle part of the piston crown thermal, highly stressed.

Durch einen schirmartigen Einsatz nach einet anderen bekannten Bauart hat man diesem Übelstand abzuhelfen versucht. Die aus den einzelnen Bohrungen austretenden Stichflammen werden hierbei durch den Schirm nach außen abgelenkt und ausgebreitet. Wie Vergleichsversuche ergeben haben, zeigt dieser Einsatz besonders bei höherer Belastung ungünstige Eigenschaften.By an umbrella-like insert according to another known type one tried to remedy this problem. The emerging from the individual holes Flames are deflected and spread outwards by the screen. As shown by comparative tests this commitment shows in particular unfavorable properties at higher loads.

Die Erfindung, durch welche die genannten Nachteile vermieden werden sollen, geht aus von der zweitgenannten Bauart und bezieht sich auf eine luftverdichtende Einspritzbrennkraftmasch.ine mit Selbstzündung und mit einer Vorkammer im Zylinderkopf, in die der Kraftstoff eingespritzt wird und die mit dem Zylinderraum über einen Einsatz verbunden .ist, der mehrere nahe an seinemUmfang gleichmäßig verteilte, parallele Bohrungen hat und dessen vorkamme rseitige Stirnfläche als Prallfläche ausgebildet ist, gegen die der Kraftstoff in einem einzigen Strahl gespritzt wird., während auf der zyl.inderraumseitigen Stirnfläche des Einsatzes eine Ausnehmung angeordnet ist, in deren Umfang die Bänrungen münden.The invention, by means of which the disadvantages mentioned are avoided is based on the second type mentioned and refers to an air-compressing one Injection combustion engine with compression ignition and an antechamber in the cylinder head, into which the fuel is injected and which with the cylinder chamber via a Stake. Is connected, which evenly distributed several close to its circumference, has parallel bores and its vorkamme rear face as a baffle is designed against which the fuel is sprayed in a single jet., while there is a recess on the cylinder end face of the insert is arranged, in the scope of which the Bänrungen open.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, d'aß die Ausnehmung dies Einsatzes zylindrisch sowie etwa so tief ist wie der Durchmesser einer Bohrung und daß der Einsatz mit der Wandung der Ausnehmung än an sich bekannter Weise in den Zy- linderraum bis nahe an den Boden des vorzugsweise mit einer Mulde versehenen Arbeitskolbens in dessen innerer Totpunktstellung hineinragt, wobei der D.urchlaßquerschnitt zwischen der Wandung der Ausnehmung und dem Boden des Arbeitskolbens größer ist als der freie Durahströmquerschnitt des Einsatzes.The invention consists essentially in the fact that the recess of this insert is cylindrical and about as deep as the diameter of a bore and that the insert with the wall of the recess in a known manner in the cylinder space to close to the bottom of the Working piston preferably provided with a depression protrudes into its inner dead center position, the passage cross-section between the wall of the recess and the bottom of the working piston being greater than the free flow cross-section of the insert.

Vorteilhaft sind die Bohrungen des Einsatzes gemäß der Erfindung etwa fünfmal so lang wie ihr Durchmesser.The bores of the insert according to the invention are approximately advantageous five times as long as its diameter.

Besonders günstige Ergebnisse- in allen Lastbereichen zeigt der Einsatz in einer kugeligen, vorzugsweise abgeplatteten Vorkammer, die etwa zentral angeordnet ist. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann hierbei die vorkammerseitige Stirnfläche des Einsatzes, wie an sich bekannt, den unteren Teil der kugeligen Vorkammer, gegebenenfalls die untere Abplattung, bilden, oder der Einsatz kann auch in die Vorkammer hineinragen..The use shows particularly favorable results in all load ranges in a spherical, preferably flattened antechamber, which is approximately centrally arranged is. According to a further embodiment of the invention, the antechamber-side End face of the insert, as is known per se, the lower part of the spherical antechamber, possibly the lower flattening, or the insert can also be in the Antechamber protrude.

Die sorgfältige Abstimmung aller vorstehenden Merkmale aufeinander ermöglicht, wie Versuche ergeben haben, eine günstige thermische Aufbereitung des Kraftstoffes nahezu im gesamten höheren Lastbereich.The careful coordination of all of the above features enables, as tests have shown, a favorable thermal processing of the Fuel almost in the entire higher load range.

Weitere Ausbildungen der Erfindung sind dadurch möglich, daß der Boden des Kolbens eine Erhöhung hat, die- in dessen innerer Totpunktstellung in die zylindrische Ausnehmung des Einsatzes hineinragt. Die Wandung der zylindrischen Ausnehmung kann auch Durchbrüche haben.Further developments of the invention are possible in that the floor of the piston has an increase in its inner dead center position in the cylindrical The recess of the insert protrudes. The wall of the cylindrical recess can also have breakthroughs.

Zweckmäßig sind die Ränder der Bohrungen des Einsatzes auf der Vorkammerseite abgerundet und auf der Zyl.inderraie zur Erzielung besserer Verwirbelung scharfkantig ausgebildet.The edges of the holes in the insert on the antechamber side are useful rounded and sharp-edged on the cylinder inferior to achieve better turbulence educated.

An dem Wesen der Erfindung wird nichts geändert, wenn die Bohrungen in an sich bekannter Weise im Einsatz so angeordnet sind, daß ihre Mündungen an den beiden Stirnseiten des Einsatzes in einer Umfangsrichtung zur Erzeugung eines Dralles gegeneinander versetzt sind. Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, und zwar Fig. r einen Längsmittelschnitt durch den Zylinder einer Einspritzbrennkraftmaschine und Fig. 2 eine Draufsicht auf den Einsatz in Richtung des Pfeiles A.The essence of the invention is not changed when the holes are arranged in a manner known per se in use so that their mouths on the two end faces of the insert in a circumferential direction to produce a Twist are offset against each other. The drawing shows an embodiment according to the invention, namely Fig. R is a longitudinal center section through the cylinder an internal combustion engine and FIG. 2 shows a plan view of the insert in FIG Direction of arrow A.

i ist der Zylinderkopf einer Bren.nkraftmaschine mit Ein- bzw. Aus.l.aßventilen 2 bzw. 3. 4 ist der Zylinder, 5 der Arbeitskolben mit einer Mulde 6. 7 ist eine zentral angeordnete Vorkammer, an deren oberer Seite eine Einl.ooheinspritzdüse 8 sitzt. 9 ist ein Einsatz gemäß der Erfindung, der mit einem Gewinde 1o mit der Vorkammer 7 verschraubt ist, wobei sich ein Bund i i des Einsatzes gegen den Boden des Zylinderkopfes i legt. Der Einsatz 9 hat sechs Bohrungen 12, die auf der Vorkammerseite bei 12" abgerundet sind, während sie auf der Zylinderraumseite bei 12b scharfkantig bleiben. 13 ist der Kern des Einsatzes mit einer vorkammerseitigen Prallfläche 13Q. 14 ist eine zylinderraumseitige Ausnehmung des Einsatzes 9 'mit einer Wandung 15.i is the cylinder head of a combustion engine with inlet and outlet valves 2 or 3. 4 is the cylinder, 5 is the working piston with a recess 6. 7 is a Centrally arranged antechamber, on the upper side of which there is an inlet injection nozzle 8 is seated. 9 is an insert according to the invention, which is threaded 1o with the Pre-chamber 7 is screwed, with a collar i i of the insert against the floor of the cylinder head i sets. The insert 9 has six bores 12 on the antechamber side at 12 "are rounded, while they are sharp-edged on the cylinder space side at 12b stay. 13 is the core of the insert with an antechamber-side impact surface 13Q. 14 is a cylinder space-side recess of the insert 9 ′ with a wall 15.

Während des Verdichtungshubes wird ein Teil der verdichteten Luft in die Vorkammer übergeschoben und beim Durchgang durch die Bohrungen 12 erhitzt. Gegen Ende -des Hubes wird der Kraftstoff aus der Einlochdüse 8 in die Vorkammer 7 eingespritzt. Der spitzkegelige Strahl prallt gegen die Pral'lfläche 11, des Einsatzes 9, wird radial umgelenkt und von der einströmenden Luft erfaßt, die innerhalb der Vorkammer 7 etwa meinem Ring wirbelt. Nach der Initialzündung steigt der Druck in der Vorkammer 7 stark an, und die Kammer bläst ab. Das Brenngasgemisch gelangt durch die Bohrungen 12 in die Ausnehmung 14. Da der Durchlaßquerschnitt zwischen der Wandung 15 der Aus.nehmung 14 und dem Boden des Kolbens 5 größer ist als der freie Durchströmquerschn-itt der sechs Bohrungen 12 dies Einsatzes 9, wird das Gemisch nicht gestaut. Es verwirbelt sich vielmehr nochmals in der Ausnehm.un:g 14, so daß Brennspuren der einzelnen Strahlen auf dem Kolbenboden weitgehend vermieden werden, und strömt dann urigedrosselt radial in den Zylinderraum ab. Durch die Mulde 6 wird die Restverbrennung besonders begünstigt.During the compression stroke, part of the compressed air is pushed over into the antechamber and heated as it passes through the bores 12. Towards the end of the stroke, the fuel is injected from the single-hole nozzle 8 into the prechamber 7. The pointedly conical jet strikes the baffle surface 11, of the insert 9, is deflected radially and captured by the inflowing air, which swirls around my ring within the antechamber 7. After the initial ignition, the pressure in the antechamber 7 rises sharply and the chamber blows off. The fuel gas mixture passes through the bores 12 into the recess 14. Since the passage cross-section between the wall 15 of the recess 14 and the bottom of the piston 5 is larger than the free flow cross-section of the six bores 12 of this insert 9, the mixture is not jammed. Rather, it swirls again in the recess 14, so that traces of burn of the individual jets on the piston crown are largely avoided, and then flows radially into the cylinder chamber in a throttled manner. The residual combustion is particularly favored by the trough 6.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE: i. Luftverdichtende Einspritzbrennkraftmaschine mit Selbstzündung und mit einer Vorkammer im Zylinderkopf, .in die der Kraftstoff eingespritzt wird und die mit dem Zylinderraum über einen Einsatz verbunden ist, der mehrere nahe an seinem Umfang gleichmäßig verteilte, parallele Bohrungen hat und dessen vorkammerseitige Stirnfläche als Praldfläche ausgebildlet ist, gegen die der Kraftstoff in einem einzigen Strahl gespritzt wird, während auf der zylinderrau mseitigen Stirnfläche des Einsatzes eine Ausnehmung angeordnet .ist, in deren Umfang die Bohrungen münden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (14) des Einsatzes (9) zylindrisch sowie etwa .so tief ist wie der DuTchmesser einer Bohrung (12) des Einsatzes (9) und daß der Einsatz (9) mit der Wandung (15) der Ausnehmung in an sich bekannter Weise in den Zylinderraum bis nahe an den Boden des vorzugsweise mit einer Mulde (6) versehenen Arbeitskolbens (5) in dessen innerer Totpünktstellung hineinragt, wobei der Durchlaßquerschnitt zwischen der Wandung (15) der Ausnehmung (14) und dem Boden des Arbeitskolbens (5) größer ist als der freie Durchströmquerschnitt des Einsatzes (9). PATENT CLAIMS: i. Air-compressing injection engine with Auto-ignition and with a prechamber in the cylinder head, into which the fuel is injected and which is connected to the cylinder space via an insert that has several has parallel bores evenly distributed close to its circumference and its the prechamber end face is designed as a bump surface against which the fuel is sprayed in a single jet, while on the cylinder roughness side face of the insert a recess is arranged, in the circumference of which the bores open out, characterized in that the recess (14) of the Insert (9) cylindrical and about as deep as the diameter of a bore (12) in the insert (9) and that the insert (9) with the wall (15) of the recess is known per se Way in the cylinder chamber up to close to the bottom of the preferably with a trough (6) provided working piston (5) protrudes into its inner dead point position, wherein the passage cross section between the wall (15) of the recess (14) and the bottom of the working piston (5) is larger than the free flow cross-section of the insert (9). 2. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (12) des Einsatzes (9) etwa fünfmal so lang sind wie ihr Durchmesser. 2. Injection internal combustion engine according to claim i, characterized in that that the bores (12) of the insert (9) are about five times as long as their diameter. 3. Einspritzbrennkraftmaschine nach Anspruch i und 2 mit einer kugeligen, vorzugsweise abgeplatteten Vorkammer, die etwa zentral angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die vorkammerseitige Stirnfläche des Einsatzes (9) dien unteren Teil der kugeligen Vorkammer (7), gegebenenfalls die untere Abplattung, bildet. 3. Injection internal combustion engine according to claim i and 2 with a spherical, preferably flattened antechamber, which is arranged approximately centrally, characterized in that, that the antechamber-side end face of the insert (9) serve the lower part of the spherical Antechamber (7), optionally the lower flattening, forms. 4. Einspritzbrennkraftmasc'hine nach Anspruch i und 2 mit einer kugeligen, vorzugsweise abgeplatteten Vorkammer, die etwa zentral angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet. d.aß der Einsatz (9) in die Vorkammer (7) hineinragt. 4. Injection engine according to claim i and 2 with a spherical, preferably flattened antechamber, which is arranged approximately centrally, characterized. d.that the insert (9) in the antechamber (7) protrudes. 5. E,inspritzbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Kolbens (5) eine Erhöhung hat, die in dessen innerer Totpunktstellung in die zylindrischeAusnehmung (14) des Einsatzes (9) hineinragt. 5. E, internal combustion engine according to one of the claims i to 4, characterized in that the bottom of the piston (5) has an elevation, in its inner dead center position in the cylindrical recess (14) of the insert (9) protrudes. 6. Einspritzbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, d:aß die Wandung (15) der zylindrischen Ausnehmung (14) Durchbrüche hat. 6. Injection internal combustion engine according to one of claims i to 5, characterized in that d: ate the wall (15) of the cylindrical recess (14) Has breakthroughs. 7. Einspritzbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Bohrungen (12) des Einsatzes (9) auf der Vorkammerseite (bei 12Q) abgerundet und auf der Zylinderraumseite (bei 12b) scharfkantig sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 695 145, 855 924. 7o6 134, 539 563 deutsches Gebrauchsm.üster Nr. 1476 729; schweizerische Patentschrift Nr. 282496; britische Patentschriften Nr. 517432, 384496; französische Patentschrift Nr. 791772; USA.-Patentschriften Nr. 2 304 979, 2 561 628; Motortechnische Zeitschrift (MTZ) 1940, Heft 5, S.150.7. Injection internal combustion engine according to one of claims i to 6, characterized in that the edges of the bores (12) of the insert (9) on the antechamber side (at 12Q) are rounded and on the cylinder chamber side (at 12b) are sharp-edged. Considered publications: German Patent Specifications No. 695 145, 855 924. 706 134, 539 563 German Utility Model No. 1476 729; Swiss Patent No. 282496; British Patent Nos. 517432, 384496; French Patent No. 791772; U.S. Patent Nos. 2,304,979, 2,561,628; Motortechnische Zeitschrift (MTZ) 1940, issue 5, page 150.