DE1451643A1 - Graduated piston internal combustion engine - Google Patents

Graduated piston internal combustion engine

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DE1451643A1
DE1451643A1 DE19631451643 DE1451643A DE1451643A1 DE 1451643 A1 DE1451643 A1 DE 1451643A1 DE 19631451643 DE19631451643 DE 19631451643 DE 1451643 A DE1451643 A DE 1451643A DE 1451643 A1 DE1451643 A1 DE 1451643A1
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recess
fuel
air
port set
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Stuhr Dipl-Ing Hans-Waldemar
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Linde GmbH
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Description

Gesellschaft für Linde's Eismaschinen AktiengesellschaftGesellschaft für Linde's Eismaschinen Aktiengesellschaft

(A-251) Ur1fin A 63/077(A-251) U r 1fin A 63/07 7

l4b|b4Jl4b | b4J

3.12,19653.12,1965

StufenkolbenbrennkraftmasohineGraduated piston combustion engine

Die Erfindung betrifft eine vorzugsweise mit Selbstzündung arbeitende Kolbenbrennkraftmaschine, deren Kolben mit einem stufenartig abgesetzten Fortsatz versehen ist, der bei Lagen in Nähe des äusseren Totpunktes in eine Ausnehmung des Zylinderdeckel eintaucht, wobei der untere Wandteil der Ausnehmung zumindest annähernd zylindrisch ist und den Portsatz umsohliesst und der Stirnfläche des Portsatzes eine Deckelfläohe der Ausnehmung gegenüber liegt, wobei bei der Lage des Kolbens im oberen Totpunkt soweit technisch möglich alle Luft aus dem Ringraum um den Portsatz des Kolbens in die Ausnehmung im Zylinderdeckel vor der Stirnfläche des Portsatzes verdrängt ist·The invention relates to a piston internal combustion engine, preferably working with compression ignition, the pistons of which with a step-like stepped extension is provided, which in locations near the outer dead center in a recess of the Cylinder cover is immersed, the lower wall part of the Recess is at least approximately cylindrical and surrounds the port set and the end face of the port set Lidfläohe of the recess is opposite, with the Position of the piston in the top dead center as far as technically possible. All air from the annular space around the port set of the piston into the Recess in the cylinder cover is displaced in front of the face of the port set

Die Erfindung bezweckt, zu ermöglichen, dass bei einer derartigen Stufenkolbenbrennkraftmasohine der Kraftstoff mit geringem Druck und damit mit, soweit die Dauer des Arbeitsablaufes es zulässt^geringer Geschwindigkeit in die Ver- The aim of the invention is to enable that in such a Graduated piston internal combustion engine generates the fuel at low pressure and thus with, as far as the duration of the work process allows it, low speed in the process

ORlGlNAL INSPECTEDORlGlNAL INSPECTED

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( A 251)(A 251)

brennungsluft eingeführt wird und trotzdem ein sehr guter Ablauf der Verbrennung und ein gutes Duroh- und Ausbrennen des Kraftstoffes erzielt wird·Combustion air is introduced and still a very good combustion process and a good Duroh and burnout of the fuel is achieved

Gemäss der Erfindung verbleibt zwischen dem Portsatz und der Wand der Ausnehmung zumindest an einer Seite derselben ein freier Durohtrittsraum und mündet in dessen Bereich, in der zumindest annähernd zylindrischen Wand der Ausnehmung, vorzugsweise düsenlos, eine Kraftstoffzuführungsleitung. Dabei wird der Kraftstoff durch diese Kraftstoffzuführungsleitung während eines Teiles des Verdichtungshubes mit derart geringer Geschwindigkeit bzw« mit geringem Druok in die Verbrennungsluft eingeführt, dass er in Form von vorzugsweise grossen Tröpfchen in diese gelangt. Weiterhin ist die Deckelfläche ansohliessend an den Durchtrittsraum derart ausgestaltet, dass sie zusammen mit der Stirnfläche des Fortsatzes die duroh den Durohtrittsraum tretende Strömung zu einer stetigen Rotationsströmung umlenkt und der freie Durohtrittsquersohnitt des Durchtrittsraumes und der Krümmungsradius der Deckelflache der Ausnehmung sowie gegebenenfalls der Stirnfläche des Fortsatzes und die Volumina der Teilräume sind derart aufeinander abgestimmt, dass die Rotationsströmung eine so. grosse Winkelgeschwindigkeit erhält, dass in dieser enthaltene Kraftstoff tröpfchen auf die Deokelfläohe der Ausnehmung sojiwe gegebenenfalls zusätzlich auch ftuf die Stirnfläche des Fort-According to the invention, a free thermoset chamber remains between the port set and the wall of the recess, at least on one side thereof, and a fuel supply line opens in its area, in the at least approximately cylindrical wall of the recess, preferably without a nozzle. In this case, the fuel is introduced into the combustion air through this fuel supply line during part of the compression stroke at such a low speed or with low pressure that it gets into the air in the form of preferably large droplets. Furthermore, the cover surface adjacent to the passage space is designed in such a way that, together with the end face of the extension, it deflects the flow passing through the Durohrittsraum to a steady rotational flow and the free Durohrittsquersohnitt of the passage space and the radius of curvature of the cover surface of the recess and possibly the end face of the extension and the volumes of the subspaces are matched to one another in such a way that the rotational flow has a. high angular velocity is obtained, so that fuel droplets contained in it fall onto the deodorant surface of the recess, if necessary also ftuf the end face of the

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satzesfauszentrifugiert werden, so dass mittels des Auszentrifuglereiis eine Wandanlagerung des Kraftstoffes erzielt wird und auf diese Art und Weise alle Vorteile eines VerbrennungsverfahrenaJEnit Wandanlagerung des Kraftstoffes ausgenutzt werden kfftmftn« Diese Vorteile bestehen vor allen Dingen darin, dass der Kraftstoff durch die grosse Wärmekapazität der betreffenden Wand bis zu seiner Verdampfung auf einer derartigen Temperatur gehalten wird, dass ein chemisches Serfallen der KraftstoffmolekUle verhindert ist und dass praktisch nur Kraftstoff dampf in des Bereich vorhanden ist, in dem die Verbrennung abläuft·satzesfausentrifugiert, so that by means of the centrifugal egg a wall deposit of the fuel is achieved and in this way all the advantages of a combustion process aJEnit Wall deposits of the fuel can be exploited kfftmftn «These advantages consist primarily in the fact that the fuel by the large heat capacity of the relevant Wall at such a temperature until it evaporates is held that a chemical fall of the fuel molecules is prevented and that practically only fuel vapor is present in the area in which the combustion takes place

Diese Art der Wandanlagerung durch Auszentriglgieren ist bisner bekannt bei Wirbelkammermaschinen, bei denen zumindest ein wesentlicher Teil der Verbrennungsluft durch einV Überströmkanal in eine Wirbelkammer verdrängt wird und dort die entsprechende Rotationsströmung erzeugt wird, durch die der Kraftstoff auszentrifugiert wird· Bei diesen Wirbelkammer-ΐΊΐ»«*4τϊΐ1τΐ**ιπ muß während des gesamten Verdichtungstaktes und umgekehrt während des gesamten Arbeitstaktes der jeweils in die bzw» aus djfcer Wirbelkammer gelangende Gasanteil durch den Überströjakanal gepresst werden» Demgegenüber braucht bei der atufemteolbenbrennkraftjnaÄOhine gemäss der vorliegenden Er« findang **"» während eines Teiles des Kolbenhubes,der durch das Verhältnis der Länge des Kolbenfortsatzes zum Gesamthub bestirnt ist und der entsprechend dem zum Einbringen und Aus-This type of wall accumulation by centrifuging is known to date in vortex chamber machines, in which at least a substantial part of the combustion air is displaced through an overflow duct into a vortex chamber and the corresponding rotational flow is generated there, through which the fuel is centrifuged out · With these vortex chamber ΐΊΐ »« must ιπ * 4τϊΐ1τΐ ** throughout the compression stroke and vice versa pressed by the Überströjakanal throughout the operating cycle of reaching each entering and "from djfcer vortex chamber gas content» contrast needs in atufemteolbenbrennkraftjnaÄOhine according to the present "findang **""during a Part of the piston stroke, which is determined by the ratio of the length of the piston extension to the total stroke and which corresponds to the insertion and removal

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schleudern des Kraftstoffes und zum Verdampfen von der Wand unter einer Rotationsströmung erforderlichen Bedingungen ausgelegt ist, die Luft bzw· das Verbrennungsgas durch einenfling the fuel and evaporate from the wall under a rotating flow conditions is designed, the air or the combustion gas through a

XHXH

verhältnissmässig engen Querschnitt gepresstewerden, während· im übrigen ein grosser Querschnitt für die Gasströmung zur Verfugung steht,, Im Gegensatz zu anderen Stufenkolbenbrennkraftmaschinen, bei denen der Kolbenfortsatz mit sehr engem Spiel in der Ausnehmung im Zylinderdeckel geführt sein muss, weil vor der Stirnfläche des Kolbenfortsatzes und vor der verbleibenden Ringfläohe des Kolbens sehr unterschiedliche Drücke erzielt werden sollen, ist ein derartiges enges Spiel um den an seinem gesamten Umfang von Arbeitsgas beaufschlagten Kolbenfortsatz bei der Stufenkolbenbrennkraftmaschine gemäss der'vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, weil ja sowieso ein Vorbeiströmen der Verdichtungsluft an zumindest einem Teil der Wand des Kolbenfortsatzes vorgesehen ist· Die StufenkolbenbrennkBaftmaschine ermöglichet also die Ausnutzung der Wandanlagerung ohne Benutzung einer Hochdruokelnspritzelnriohtung für den Kraftstoff und ohne Drosselung des Arbeitsgases in einem Überströmkanal. relatively narrow cross-sections are pressed, while In addition, a large cross-section is available for the gas flow, In contrast to other multi-stage piston internal combustion engines, where the piston extension must be guided with very tight play in the recess in the cylinder cover, because in front of the end face of the piston extension and in front of the remaining ring surface of the piston are very different Pressures are to be achieved, is such a close game around the acted upon on its entire circumference by working gas Piston extension is not required in the stepped piston internal combustion engine according to the present invention, because it is anyway a flow of the compression air past at least a part the wall of the piston extension is provided · The stepped piston internal combustion engine thus enables the use of the wall attachment without using a high pressure spraying device for the fuel and without throttling the working gas in an overflow channel.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Stufenkolbenbrennkraftmasohine gemäss der Erfindung wird der Kraftstoff zu vorbestimmten Zeitpunkten in jeweils bemessener Menge durch eine Pumpe in die Verbrennungsluft eingeführt·In an advantageous embodiment of the stepped piston internal combustion engine According to the invention, the fuel is supplied in a measured amount at predetermined times introduced into the combustion air by a pump

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U516A3U516A3

Eine Stufenkolbenbrennkraftmaschine gemäss der Erfindung kann auch in vorteilhafter Weise als einspritzpumpenlose Brennkraftmaschine ausgestaltet sein und trotzdem bei entsprechender Bemessung auch als Selbstzündermaschine nach dem Dieselverfahren arbeiten. Zu diesem Zweck ist dann die Brennkraftmaschine derart ausgestaltet, dass die in der Wand der Ausnehmung mündende Kraftstoffzuführungsleitung in einer Vorlagerungskammer mündet, die mit einem Kraftstoffhauptbehälter verbunden ist und1 die ein weiterer Kanal mündet, der andererseits in der die Ausnehmung umgebenden Ringfläche des zylinderdeokels mündet. Während des Überströmens von Luft aus dem Ringraum um den Kolbenfortsatz durch den freien Durchtrittsquerschnitt in den Raum vor der Stirnfläche des Kolbenfortsatzes bildet sich ein Druckgefälle zwischen den beiden Mündungen der Kanäle einerseits in der Ringfläche des Zylinderdeckels - wo vor der Mündung praktisch der Gesamtdruck der Verbrennungsluft herrscht, die aus dem Ringraum verdrängt wird- und der Mündung in der annähernd zylindrischen Wand der Ausnehmung - wo ein grosser Teil des Gesamtdruckes der Verbrennungsluft in Strömungsenergie umgesetzt 1st und somit der wirksame statische Druck vor der Mündung um einen entsprechenden Betrag verringert ist. Dieses hohe Druckgefälle wird dabei ausgenutzt, um den Kraftstoff aus der Vorlagerungskammer in die Verbrennungsluft in dem freien Durchtrittsquerschnitt zu verdrängen. Eine ähnliche Anordnung von zwei von einer Vor-A stepped piston internal combustion engine according to the invention can also be designed in an advantageous manner as an internal combustion engine without an injection pump and nevertheless also work as a compression-ignition engine according to the diesel process if appropriately dimensioned. For this purpose, the internal combustion engine is then configured such that the opening into the wall of the recess fuel supply line opens into a pre-storage chamber which is connected to a main fuel tank and one which opens an additional channel, on the other hand in the surrounding recess annular face of the zylinderdeokels opens. As air flows over from the annular space around the piston extension through the free passage cross-section into the space in front of the end face of the piston extension, a pressure gradient forms between the two openings of the channels on the one hand in the annular surface of the cylinder cover - where practically the total pressure of the combustion air prevails in front of the opening , which is displaced from the annulus - and the mouth in the approximately cylindrical wall of the recess - where a large part of the total pressure of the combustion air is converted into flow energy and thus the effective static pressure in front of the mouth is reduced by a corresponding amount. This high pressure gradient is used to displace the fuel from the pre-storage chamber into the combustion air in the free passage cross-section. A similar arrangement of two of a front

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6 H516436 H51643

lagerungskammer ausgehenden Kanäle»? ist bei einspritzpumpenlosen Maschinen mit Wirbelkammer bekannt· Bei diesen besteht jedoch der Nachteil, dass das Druckgefälle praktisch während' des ganzen Verdichtungshubes fasstest waä sogar gegen Ende des Verdichtungshubes infolge äex- abnehmenden Kolbengeschwindigkeit und des zunehmenden Ausgleichs des Druckes vor dem Kolben einerseits und in der Wirbelkaimaer andererseits ger-inger wird. Bei diesen Wirbelkammeriaasehinen lässt sich also der Zeitpunkt des Einbringens des Kraftstoffes in die Verbrennungsluft nur unter Zuhilfenahme besonderer zusätzlicher Einrichtungen beeinflussen und nur sehr schwierig konkret bestimmen· Vßr allen Dingen aber lässt sich schlecht erreichen, dass das Einbringen des Kraftstoffes erst gegen Ende des Verdichtungshubes erfolgt und trotzdem der Kraftstoff von der Verbrennungsluft noch in guter Weise mitgerissen und aus« zentrifugiert wird· Ein au frühes Einteingenfcron Kraftstoff bedingt aber etoen zu frühen Beginn der Verbrennung und damit einen Druckanstieg bereits %or der Kolben den oberen Totpunkt erreicht hat und damit einen Verlust von ausnutzbaren Energie,, Diese Nachteile werden bei der Stufenkolbenbrennkraftmaschine gemäss der Erfindung vermieden, da das genannte, zum Fördern des Kraftstoffes benutzte Druckgefälle erst gegen Ende des Verdichtungshubes auftritt, nämlich erst dann, wenn der Kolbenfortsatz in die Ausnehmung im Zylinderdeckel eintritt· Wie bereits erwähnt, wird durch entsprechendes Abstimmenstorage chamber outgoing channels »? is known in machines without injection pumps with a swirl chamber.However, these have the disadvantage that the pressure gradient practically takes hold during the entire compression stroke, even towards the end of the compression stroke as a result of the decreasing piston speed and the increasing equalization of the pressure in front of the piston on the one hand and in the vortex chamber on the other hand, it gets smaller. With these vortex chambers, the point in time at which the fuel is introduced into the combustion air can only be influenced with the help of special additional devices and can only be determined with great difficulty.But for all things, it is difficult to achieve that the fuel is only introduced towards the end of the compression stroke and while the fuel is carried along by the combustion air still in good manner and spun out "· an au early Einteingenfcron fuel due but etoen to early onset of combustion and thus a rise in pressure already% or the piston reaches top dead center has been reached and thus a loss of exploitable Energy ,, These disadvantages are avoided in the stepped piston internal combustion engine according to the invention, since the mentioned pressure gradient used to deliver the fuel only occurs towards the end of the compression stroke, namely only when the piston extension into the recess in the cylinder end ckel enters · As already mentioned, through appropriate voting

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(a 251) ^ U51643(a 251) ^ U51643

der Länge dieses Kolbenfortsatzes auf die Grosses des Kolbenhubes der Zeitpunkt definiert, in dem auf einem Teil des Kolbenhubes die gewünschten Strömungsverhältnisse auftreten, während auf dem anderen Teil des Kolbenhubes keine Drosselung der Gasströmung erfolgt. Dadurch wird der Kraftstoff auch erst dann in die Verbrennungsluft eingebracht, wenn diese bereits weitgehend verdichtet ist, so dass ein einwandfreies Mitreissen des Kraftstoffes erzielt wird. Die Kraftstoff« zufUhrungsleitung kann im Bereich der Einmündung in die Wand der Ausnehmung annähernd senkrecht auf dieser stehen, sie kann aber auch einen spitzen Winkel mit dieser Wand bilden, insbesondere kreisbogenförmig von der Vorlagerungskammer aus derart gekrümmt sein, dass die Einmündung zum Hauptbrennraum bzw· zum Hauptkolbenboden hin zeigt, so dass ein intensives Mitreissen des Kraftstoffes an der Mündung erzielt wird und andererseits vermieden wird, dass im ersten Teil des Verbrennungsablaufes Verbrennungsgase, die durch den freien Durohtrittsquerschnitt strömen, in die Mündung der Kraftstoffzuführungsleitung einblasen·the length of this piston extension to the size of the piston stroke defines the point in time at which the desired flow conditions occur on part of the piston stroke, while on the other part of the piston stroke there is no throttling of the gas flow. This will make the fuel too only then introduced into the combustion air when it is already largely compressed, so that a perfect Entrainment of the fuel is achieved. The fuel « Supply line can be in the area of the confluence with the Wall of the recess are approximately perpendicular to this, but it can also form an acute angle with this wall, in particular in the shape of a circular arc from the pre-storage chamber be curved in such a way that the confluence points towards the main combustion chamber or towards the main piston head, so that an intense Entrainment of the fuel at the mouth is achieved and on the other hand it is avoided that in the first part of the combustion process Combustion gases, which flow through the free cross-section of the durometer, into the mouth of the fuel supply line blow in

Sowohl bei der mit einer Pumpe arbeitenden als auch bei der einspritzpumpenlosen Brennkraftmaschine wird zweokmässigerweise darauf geachtet, dass die Einführung des Kraftstoffes zu einem Zeitpunkt erfolgt, bei dem der Portsatz so tief in die Ausnehmung eingedrungen ist, dass die Entfernung zwischen Ein-Both in the case of the internal combustion engine that operates with a pump and of the internal combustion engine without an injection pump made sure that the introduction of the fuel takes place at a point in time when the port set is so deep into the recess has penetrated that the distance between

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mundung der !Kraftstoffzuführungsleitung und Ende des freien Durchtrittsraumes an der Stirnfläche des Fortsatzes derart gross ist, dass diese durch die Kolbenlage zum Zeitpunkt des Einfahrens des Kraftäoffes gegebene Strecke zumindest unter Berücksichtigung der Zeit* die die Tröpfchen brauchen, um von der Mündung der Kraftstoffzuführungsleitung aus die Kante der Stirnfläche des Fortsatzes zu erreichen, zum Beschleunigen der aus der Mündung der Kraftstoffsuführungsleitung austretenden Kraftstofftröpfchen auf annähernd die Geschwindigkeit der Luftströmung ausreichend ist· Die im übrigen annähernd zylindri· sehe Wand des Kolbenfortsatzes und bzw. oder die in oberer Totpunktlage des Kolbens dieser gegenüberliegende entsprechende Wand der Ausnehmung des zylinderdeokels kann im Bereich des freien Durohtrittsraumes derart profiliert sein, dass zum Zeitpunkt des Überschiebens des Kraftstoffes in die Verbrennungsluft eine besonders grosse überströmngeschwindigkeit an der Mündung der Kraftstoffzuführungsleitung herrscht· Zu diesem Zweck kann Insbesondere die Wand des Kolbenfortsatzes derart ausgestaltet sein, dass eine besonders enge Stelle des freien Durchtrittsquerschnittes zum Zeitpunkt des überströmens des Kraftstoffes vor der Einmündung der Kraftstoffzuführungsleitung in die Wand der Ausnehmung gebildet ist· Während also zum Erzielen dieses Zweckes vorzugsweise die Wand des Kolbenfortsatzes abweiohend von der zylindrischen Form ausgestaltet sein kann, können in praktisch gleichem Masse eine oder beidemouth of the! fuel supply line and end of the free Passage space on the end face of the extension is so large that this through the piston position at the time of Retraction of the Kraftäoffes given route at least under Taking into account the time * it takes for the droplets to reach the edge from the mouth of the fuel supply line to reach the end face of the extension, to accelerate the emerging from the mouth of the fuel supply line Fuel droplets to approximately the speed of the air flow is sufficient.The otherwise approximately cylindrical see wall of the piston process and / or the in upper Dead center position of the piston corresponding to this opposite The wall of the recess of the cylinder cover can be profiled in the area of the free Durohetresraumes such that at the time the pushing of the fuel into the combustion air causes a particularly high overflow speed at the The opening of the fuel supply line prevails · For this purpose, in particular the wall of the piston extension can be in this way be designed that a particularly narrow point of the free passage cross-section at the time of the flow over the Fuel is formed in front of the confluence of the fuel supply line in the wall of the recess · So while to achieve this purpose, the wall of the piston extension is preferably designed to deviate from the cylindrical shape can be, one or both can be practically equally

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A 251)A 251)

der genannten Wände derart profiliert sein, dass der durch den freien Durohtrittsquersohnitt zu dem Raum vor der Stirnfläche des Kolbenfortsatzes strömenden Luft eine Drallströmung aufgezwungen wird, die eine schraubenförmige Strömung im Brennraum in der Ausnehmung vor der Stirnfläche des Kolbenfortsatzes ergibt, so dass der absolute Winkelgeschwindigkeitsbetrag der Strömung noch grosser wird.of said walls be profiled in such a way that the passage through the free Durohrittsquersohnitt to the space in front of the end face The air flowing through the piston extension is forced into a swirl flow, which is a helical flow in the combustion chamber in the recess in front of the end face of the piston extension, so that the absolute angular velocity amount the current becomes even bigger.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt·
Figur 1 zeigt eine Stufenkolbenmaschine mit fremddruokloser
In the drawing, two exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown
Figure 1 shows a stepped piston machine with an external pressure less

Kraftstoffeinführung aus einer Vorlagerungskammer und Figur 2 zeigt eine Stufenkolbenbrennkraftmasohine mit Niederdruckeinspritzung· Fuel inlet from a pre-storage chamber and Figure 2 shows a stepped piston internal combustion engine with low-pressure injection

Figuren
In beiden Tin1nhmiT>(rrn ist mit 1 die Zylinderbohrung bezeichnet, in der ein Kolben 2 verschiebbar ist. Der Kolben 2 ist mit einem Kolbenfortsatz 3 versehen, der in eine Ausnehmung 4 im zylinderdeckel 5 eintaucht· Die Deckelfläche 6 der Ausnehmung ist dabei in bestimmter Weise gekrümmt·
characters
In both cases, 1 denotes the cylinder bore in which a piston 2 can be displaced. The piston 2 is provided with a piston extension 3 which dips into a recess 4 in the cylinder cover 5 Curved way

Bei der in Figur 1 dargestellten Brennkraftmaschine wird der Kraftstoff durch eine Zulaufleitung 7 von einem in der Zeiohnung nicht dargestellten Hauptspeicher der Vorlagerungskamraer 8 zugeführt, die einerseits durch einen Kanal 9 mitIn the internal combustion engine shown in Figure 1, the fuel is through a feed line 7 from one in the Zeiohnung not shown main memory of the pre-storage cameras 8 supplied, on the one hand through a channel 9 with

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(A251) J 1*51643 (A251) J 1 * 51643

mit der Ringfläohe im Zylinderdeckel 6 um die Ausnehmung 4 verbunden ist und andererseits an einem Kanal Io ansohliesst, der in der Seitenwand der Ausnehmung 4 mündet« is connected to the annular surface in the cylinder cover 6 around the recess 4 and, on the other hand, adjoins a channel Io which opens into the side wall of the recess 4 «

Sobald der· Kolbenfortsatz 2> beim Aufwärtshub des Kolbens 2 -indie Ausnehmung 4 eintaucht, wird aus dem Ringraum 11 Luft an der Wand des Fortsatzes 5 vorbei in den Raum 12 in der Ausnehmung gepresst, wobei dort eine Wirbelströmung entsteht, derart-^ dass der mitgerissene Kraftstoff an die Deckelfläche 6 auszentrifugiert wird*As soon as the piston extension 2> During the upward stroke of the piston 2 -into the recess 4, air is drawn in from the annular space 11 the wall of the extension 5 over into the space 12 in the recess pressed, where there is a vortex flow, such- ^ that the entrained fuel to the cover surface 6 is centrifuged out *

Bei der in Figur 2 dargestellten Einrichtung ist an Stelle der Kanäle JS9 und 1o mit der Vorlagerungskammer 8 ein Krafts t off-In the device shown in Figure 2 , instead of the channels J S 9 and 1o with the pre-storage chamber 8, a power t off-

zu Zuführungskanal 13 vorgesehen, durch den einem vorbestimmten Zeitpunkt eine vorbestimmte Menge Kraftstoff mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten Pumpe unter geringem Druok in di© Verbrennungsluft eingeführt wird«to feed channel 13 is provided, through which a predetermined Time a predetermined amount of fuel by means of a pump not shown in the drawing under low Druok in the combustion air is introduced «

PatentansprücheClaims

009813/0737009813/0737

Claims (1)

PatentansprücheClaims 1Λ Vorzugsweise mit Selbstzündimg arbeitende Kolbenbrennkraftmaschine, deren Kolben mit einem stufenartig abgesetzten Portsatz versehen ist, der bei Lagen des Kolbens in der Nähe des äusseren Eolbentotpunktes in eine Ausnehmung des Zylinderdeckels eintaucht, wobei der untere Wandteil der Ausnehmung zumindest annähernd zylindrisch ist und den Portsatz bei äusserer Totpunktlage des Kolbens umsohliesst und wo-bei der Stirnfläche des Portsatzes eine Deckelfläche der Ausnehmung gegenüber liegt und wobei fernerhin bei der Lage des Kolbens im äusseren Totpunkt soweit technisch möglich alle Luft aus dem Ringraum um den Portsatz des Kolbens in die Ausnehmung des Zylinderdeckels vor der Stirnfläche des Portsatzes verdrängt ist, dadurch gekennzeichnet,1Λ Piston internal combustion engine preferably working with self-ignition, the piston of which is provided with a stepped set of ports which, depending on the position of the piston in the vicinity of the outer dead center of the Eolben dips into a recess in the cylinder cover, the lower Wall part of the recess is at least approximately cylindrical and the port set at the outer dead center position of the piston surrounds and where the face of the port set has a Cover surface of the recess is opposite and furthermore so far with the position of the piston in the outer dead center technically possible all air from the annulus around the port set of the piston into the recess of the cylinder cover the end face of the port set is displaced, characterized in that dass zwischen dem Portsatz und der Wand der Ausnehmung zumindest an einer Seite ein freier Durchtrittsraum gebildet ist und in dessen Bereich in der zumindest annähernd zylindrischen Wand der Ausnehmung mindestens eine Kraftstoffzuführungsleitung mündet, durch die der Kraftstoff während eines Teiles des Verdichtungshubes mit derart geringer Geschwindigkeit in die Verbrennungsluft eingeführt wird, dass er in Form von vorzugsweise grossen Tröpfchen in diese gelangt, wobei fernerhin die Deckelflache der Ausnehmung anschliessendthat a free passage space is formed between the port set and the wall of the recess at least on one side is and in its area in the at least approximately cylindrical wall of the recess at least one fuel supply line opens through which the fuel during part of the compression stroke at such a low speed is introduced into the combustion air that he is in In the form of preferably large droplets, the cover surface of the recess also adjoins this 008813/0737008813/0737 an den freien Durchtrittsraum derart ausgestaltet ist, dass sie zusammen mit der Stirnfläche des Portsatzes die durch den freien Durchtrittsraum tretende Strömung zu einer stetigen Rotationsströmung umlenkt und der freie Durch-is designed on the free passage space such that it, together with the end face of the port set, through the flow passing through the free passage deflects to a steady rotational flow and the free passage trittsquersohnitt des Durchtrittsraumes und der Krümmungsei
radius der Deckfläche der Ausnehmung sowie gegebenenfalls der Stirnfläche des Kolbenfortsatzes und die Volumina der Teilräume derart aufeinander abgestimmt sind, dass die Rotationsströmung eine so grosee Winkelgeschwindigkeit erhält, dass in dieser enthaltene Kraftstofftröpfchen auf die Deckelfläche der Ausnehmung und gegebenenfalls die Stirnfläche des Portsatzes auszentrifugiert weriden.
transverse step of the passage space and the curvature egg
radius of the top surface of the recess and, if necessary, the end surface of the piston extension and the volumes of the subspaces are matched to one another in such a way that the rotational flow receives such a large angular velocity that fuel droplets contained in it are centrifuged out onto the top surface of the recess and possibly the end surface of the port set.
2· Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einführung des Kraftstoffes zu tinem Zeitpunkt erfolgt, bei dem der Fortsatz so tief in die Ausnehmung eingedrungen ist, dass die Entfernung zwischen Einmündung der Kraftstoffzuführungsleitung und Ende des freien Durchtrittsraumes an der Stirnfläche des Portsatzes. derart gross ist, dass diese Strecke zum Beschleunigen der aus der Einmündung austretenden Kraftstofftröpfchen im Luftstrom auf annähernd gleiche Geschwindigkeit dieser Luftströmung ausreichend ist.2 piston internal combustion engine according to claim 1, characterized in that that the introduction of fuel to tinem Time takes place at which the extension has penetrated so deep into the recess that the distance between Confluence of the fuel supply line and the end of the free passage space at the end face of the port set. is so large that this distance to accelerate the fuel droplets emerging from the confluence in the Air flow at approximately the same speed as this air flow is sufficient. J5. Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff zu vorbestimmten Zeitpunkten inJ5. Piston internal combustion engine according to claim 1, characterized in that that the fuel at predetermined times in 909813/0737909813/0737 ( A 251)(A 251) U51643U51643 jeweils bemessener Menge durch eine Pumpe in die Verbrennungsluft übergeschoben wird,the measured amount is pushed into the combustion air by a pump, 4· Kolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Wand der Ausnehmung mündende Kraftstoffzuführungsleitung in einer Vorlagerungskammer mündet, die mit einem Kraftstoffhauptbehälter verbunden ist und in die ein weiterer Kanal einmündet, der andererseits in der die Ausnehmung umgebenden Ringfläche des Zylinderdeckel mündet·4 piston internal combustion engine according to claim 1, characterized in that that the fuel supply line opening into the wall of the recess is in a pre-storage chamber opens, which is connected to a main fuel tank and into which another channel opens, which on the other hand opens into the annular surface of the cylinder cover surrounding the recess 5· Verfahren, zum Betrieb einer vorzugsweise mit Selbstzündung arbeitenden Kolbenbrennkraftmasohine, deren Kolben mit einem stufenartig abgesetzten Fortsatz versehen ist, der bei Lagen des Kolbens in Nähe des äusseren Totpunktes in eine Ausnehmung des Zylinderdeckels eintauoht, wobei der untere Wandteil der Ausnehmung zumindest annähernd zylindrisch ist und den Kolbenfortsatz umschllesst und der Stirnfläche des Portsatzes eine Deckelfläohe der Ausnehmung gegenüberliegt und wobei ferner bei der Lage des Kolbens im äusseren Totpunkt soweit technisch möglich alle Luft aus dem Ringraum um den Portsatz des Kolbens in die Ausnehmung im Zylinderdeckel vor der Stirnfläche des Portsatzes verdrängt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils für einen Arbeitstakt erforderliche Kraftstoff unter geringem Druck bzw· mit5 · Procedure for operating a, preferably with compression ignition working piston combustion engine, the piston of which is provided with a stepped extension that when the piston is in the vicinity of the outer dead center it thaws into a recess in the cylinder cover, the lower wall part of the recess is at least approximately cylindrical and surrounds the piston extension and the end face of the port set opposite a cover surface of the recess and furthermore with the position of the piston in the outer Dead center as far as technically possible all air from the annular space around the port set of the piston into the recess in the cylinder cover is displaced in front of the face of the port set, characterized in that the each for one work cycle required fuel under low pressure or with 9098T3/07379098T3 / 0737 (A251) M H5164.3 (A251) M H5164.3 geringer Geschwindigkeit in Form von grossen Tropfen in die aus dem Ringraum um den Kolbenfortsatz in den Raum vor dessen Stirnfläche gegen Ende des Verdichtungstaktes strömende Luft eingebracht wird und dann die die Tröpfchen enthaltende Luft in dem Raum vor der Stirnfläche des Kolbenfortsatses in eine Rotations strömung so hoher Winkelgeschwindigkeit gezwungen wird, dass das gebildete Vorgemisch aus Kraftstofftropfen und Luft durch Auszentrifugieren der Kraftstofftropfen an die Wand des genannten Raumes wieder getrennt wird und der derart an die genannte Wand angelagerte Kraftstoff anschliessend, unterstützt durch die darüber streichende heisse Luft,verdampft wird und dadurch das zu verbrennende Arbeitsgemisch gebildet wird*low speed in the form of large drops into the space from the annular space around the piston extension the end face of which air flowing towards the end of the compression stroke is introduced and then the air containing the droplets Air in the space in front of the end face of the piston extension is forced into a rotational flow so high angular velocity that the premix formed from fuel droplets and air by centrifuging the fuel droplets on the wall of the said room again is separated and the fuel deposited in this way on said wall then, supported by the above stroking hot air, is evaporated and thereby that too burning working mixture is formed * 9098 j 3/073 79098 j 3/073 7
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4324214A (en) * 1979-03-08 1982-04-13 Alfa Romeo S.P.A. Combustion chamber for an internal combustion engine

Cited By (1)

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