DE805455C

DE805455C - Internal combustion engine, in particular antechamber diesel engine

Info

Publication number: DE805455C
Application number: DEP15693D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wolf-Dieter Bensinger
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-05-21

Description

Brennkraftmaschine, insbesondere Vorkammer-Dieselmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine,insbesondere Vorkammer-Dieselmaschine, mit einem derart in den Hauptbrennraum ausmündenden Verbindungskanal zwischen Vorkainnierund Hauptbrennraum, daß im Kolbentotpunkt ein im wesentlichen ringspaltförmiger Durchtrittscluerschnitt zwischen Kanalmündung und Kolbenboden entsteht. Die günstigsten Ergebnisse werden hierbei erzielt, wenn der Verbindungskanal senkrecht oder nahezu senkrecht gegen den Kolbenboden gerichtet ist, und zwar zweckmäßig möglichst zentral zum Hauptbrennraum, so daß eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung des Vorkammerinhaltes auf den Hauptbrennraum gewährleistet ist. Andererseits wird die Vorkammer zweckmäßig so weit exzentrisch zur Zylinderachse gelegt, daß genügend große Ventile und Kühlräume im Zylinderkopf vorgesehen werden können.Internal combustion engine, in particular pre-chamber diesel engine The invention relates to an internal combustion engine, in particular a pre-chamber diesel engine, with a connecting duct between the prechain and the main combustion chamber that opens out into the main combustion chamber Main combustion chamber, that in the piston dead center an essentially annular gap-shaped passage section arises between the channel mouth and the piston crown. The most favorable results will be achieved here when the connecting channel is perpendicular or almost perpendicular to the piston crown is directed, expediently as centrally as possible to the main combustion chamber, so that a substantially even distribution of the antechamber contents on the Main combustion chamber is guaranteed. On the other hand, the antechamber is expediently so Placed far eccentrically to the cylinder axis, that sufficiently large valves and cooling spaces can be provided in the cylinder head.

Um diese beiden Erfordernisse miteinander zu vereinigen, wird erfindungsgemäß der Kolbenboden zu einer zur Zylinderachse senkrechten Ebene geneigt angeordnet, wobei zugleich dem @"erl»ndungskanal ein solche Richtung gegeben wird, ciaß er senkrecht oder unter steilem Winkel zum Kolbenboden in den Hauptbrennraum mündet. Die Kanalmündung liegt hierbei zweckmäßig nach der tiefer liegenden Seite des Kolbenbodens exzentrisch zur Zylinderachse. Der Hauptbrennraum wird vorzugsweise durch eine nach einer Seite vertiefte Kolbenmulde gebildet, deren schräger Boden mit der Mündung des Verbindungskanals den ringförmigen Durchtrittscluerschnitt bildet.In order to combine these two requirements with one another, according to the invention the piston crown is inclined to a plane perpendicular to the cylinder axis, at the same time the canal is given a direction such that it is perpendicular or opens into the main combustion chamber at a steep angle to the piston crown. The canal mouth is here expediently eccentric to the lower-lying side of the piston head to the cylinder axis. The main combustion chamber is preferably one to one side Recessed piston bowl formed, the sloping bottom with the mouth of the connecting channel forms the annular passage section.

Durch eine derartige Anordnung und Koll>enbodenausbildung wird vor allein erreicht, daß der Verbindungskanal bei gleich steiler Anordnung zum Kolhenboden relativ zur Zylinderachse eine größere Neigung erhalten und die Vorkammer bei von der Zylinderachse gleich weit entfernter Kanalausmündung stärker exzentrisch zur Zylinderach'§e angeordnet werden kann. Ferner wird zugleich (in der Regel) der Schwerpunkt des Hauptbrennraumes und damit die Masse der Verbrennungsluft im Hauptbrennraum nach der Seite der Vorkammer bzw. der Kanalausmündung verlagert, so daß auch die Ausmündung des Verbindungskanals in einer für die Verteilung des Vorkammerinhaltes vorteilhaften Weise entsprechend zusätzlich exzentrisch verlegt werden kann, beispielsweise derart, daß die Achse des Verbindungskanals ungefähr durch den Schwerpunkt des unsymmetrischen Hauptbrennraumes verläuft. Die Achse des Verbindungskanals bzw. der Vorkammer kann hierbei senkrecht zum Kolbenboden verlaufen oder mit ihm einen von 9o° etwas verschiedenen Winkel einschließen, derart, daß der Abstand der Vorkammer von der Zylinderachse noch weiter vergrößert werden kann. Diese letztgenannte Anordnung ergibt außerdem den Vorteil, daß der Vorkammerinhalt in etwas verstärktem Maße nach der der Vorkammer gegenüberliegenden Seite des Hauptbrennraumes in diesen eingeblasen wird und somit auch die entfernteren Teile desselben mit Brennstoff anreichert, ohne daß jedoch infolge der steilen Anordnung des Kanals die anliegenden Teile des Hauptbrennraumes nur ungenügend Brennstoff erhalten. Die den Hauptbrennraum bildende Mulde läuft hierbei nach der der Vorkammer gegenüberliegenden Seite zweckmäßig flach oder im wesentlichen flach in den Rand des Kolbenbodens aus.Such an arrangement and the design of the bottom cover only achieves that the connecting channel with an equally steep arrangement to the Kolhenboden obtained a greater inclination relative to the cylinder axis and the prechamber at from the port opening equidistant from the cylinder axis stronger can be arranged eccentrically to the cylinder axis. Furthermore, at the same time (in usually) the center of gravity of the main combustion chamber and thus the mass of the combustion air relocated in the main combustion chamber to the side of the antechamber or the duct opening, so that the opening of the connecting channel in one for the distribution of the The prechamber contents are also advantageously relocated eccentrically accordingly can be, for example, such that the axis of the connecting channel is approximately runs through the center of gravity of the asymmetrical main combustion chamber. The axis of the The connecting channel or the prechamber can run perpendicular to the piston head or enclose with it an angle slightly different from 90 ° in such a way that the distance between the prechamber and the cylinder axis can be increased even further. This latter arrangement also has the advantage that the antechamber contents to a somewhat greater extent towards the side of the main combustion chamber opposite the antechamber is blown into this and thus also the more distant parts of the same with fuel enriches without, however, due to the steep arrangement of the channel, the adjacent Parts of the main combustion chamber are receiving insufficient fuel. The main combustion chamber The trough forming the trough runs expediently towards the side opposite the antechamber flat or essentially flat in the edge of the piston crown.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing shown.

Im Zylinder i der Brennkraftmaschine gleitet ein Kolben 2, dessen Kolbenboden eine schräge Mulde 3 besitzt. Diese ist zweckmäßig derart geformt, daß sie durch einen um die Achse x-x rotierenden, um den Winkel a schräg gestellten Fräser erzeugt werden kann. Der Boden 4 der Mulde ist in der Hauptsache eben und verläuft auf der höher gelegenen Seite flach in den Kolbenrand aus. Im Zylinderkopf 6 ist neben je einem Ein- und Auslaßventil 7 eine Vorkammer 8 angeordnet, in welche der Brennstoff durch die Einspritzdüse 9 eingespritzt wird und welche durch einen axial zur Düse angeordneten Verbindungskanal io mit dem Hauptbrennraum in Verbindung steht. Der Kanal wird durch einen Einsatz i i gebildet, der in den Hauptbrennraum derart weit hineinreicht, daß im oberen Kolbentotpunkt zwischen der Kanalmündung bzw. Endfläche des Einsatzes einerseits und dem Boden der Kolbenmulde andererseits ein ringförmiger Drosselspalt 12 gebildet wird. Der engste Querschnitt desselben ist beispielsweise gleich dem Querschnitt des Verbindungskanals io.A piston 2 slides in the cylinder i of the internal combustion engine The piston head has an inclined depression 3. This is expediently shaped such that it by a rotating about the axis x-x, inclined by the angle a Milling cutter can be generated. The bottom 4 of the trough is mainly flat and runs flat into the edge of the piston on the higher side. In the cylinder head 6, in addition to an inlet and outlet valve 7, a prechamber 8 is arranged into which the fuel is injected through the injector 9 and which through a Connection channel arranged axially to the nozzle in connection with the main combustion chamber stands. The channel is formed by an insert i i that goes into the main combustion chamber extends so far that in the upper dead center of the piston between the channel mouth or end face of the insert on the one hand and the bottom of the piston recess on the other hand an annular throttle gap 12 is formed. The narrowest cross section of the same is, for example, equal to the cross section of the connecting channel io.

Entsprechend der unsymmetrischen Ausbildung des Hauptbrennraumes mündet der Verbindungskanal io mit einer gewissen Exzentrizität ei in die Kolbenmulde ein, wobei die Anordnung z. B. derart sein kann, daß die Achse der Vorkammer bzw. des Verbindungskanals ungefähr durch den Schwerpunkt des Hauptbrennraumes verläuft. Des weiteren besitzen Vorkammer mit Einspritzdüse und Verbindungskanal einen Neigungswinkel fi zur Richtung der Zylinderachse, welcher etwas größer als der Winkel a, d. h. als die Neigung des Bodens der Kolbenmulde zur Waagerechten (bzw. zu einer zur Zylinderachse senkrechten Ebene) ist. Dadurch ergibt sich eine weitere Exzentrizität e2 des Vorkammermittelpunktes zum Mittelpunkt der Kanalmündung und eine Gesamtexzentrizität E - ei + e2 der Vorkammer zur Zylinderachse. Andererseits wird dadurch, daß @' nur verhältnismäßig wenig größer als a ist, gewährleistet, daß der Vorkammerinhalt steil auf den Kolbenboden auftrifft und sich nach allen Seiten möglichst gleichmäßig auf den Hauptbrennraum verteilt.Corresponding to the asymmetrical design of the main combustion chamber, the connecting channel io opens into the piston bowl with a certain eccentricity ei. B. can be such that the axis of the antechamber or the connecting channel runs approximately through the center of gravity of the main combustion chamber. Furthermore, the prechamber with the injection nozzle and the connecting channel have an angle of inclination fi to the direction of the cylinder axis, which is slightly greater than the angle a, ie than the inclination of the bottom of the piston recess to the horizontal (or to a plane perpendicular to the cylinder axis). This results in a further eccentricity e2 of the prechamber center point to the center point of the duct opening and a total eccentricity E - ei + e2 of the prechamber to the cylinder axis. On the other hand, the fact that @ 'is only relatively slightly larger than a ensures that the prechamber contents hit the piston crown steeply and are distributed as evenly as possible over the main combustion chamber on all sides.

Die zweckmäßig kugelförmige Vorkammer ist derart angeordnet, daß sie im Grundriß gesehen innerhalb des Zylinderdurchmessers liegt. Eine solche (der Größenordnung nach etwa dem halben Zylinderdurchmesser entsprechende) Exzentrizität der Vorkammer ist besonders vorteilhaft, da sie einerseits genügend groß ist, um bei günstigstem Abstand der Einspritzdüse vom Kolbenboden genügend große Ventile und Kühlräume im Zylinderkopf zu gestatten, und andererseits sich in denjenigen Grenzen hält, in denen noch eine gleichmäßige Verteilung des Vorkammerinhaltes auf den Hauptbrennraum und damit ein geringster Luftüberschuß bzw. eine höchste Leistung bei geringstem Brennstoffverbrauch möglich ist.The appropriately spherical antechamber is arranged such that it seen in plan lies within the cylinder diameter. Such (of the order of magnitude eccentricity of the prechamber corresponding to approximately half the cylinder diameter is particularly advantageous because on the one hand it is sufficiently large to be able to use the cheapest The distance between the injection nozzle and the piston head is sufficiently large valves and cooling spaces in the To allow cylinder head, and on the other hand, keeps within those limits which still have an even distribution of the pre-chamber contents over the main combustion chamber and thus the lowest excess air or the highest performance with the lowest Fuel consumption is possible.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Internal combustion engine, in particular antechamber diesel engine, with a connecting channel between the antechamber and the main combustion chamber opening into the main combustion chamber in such a way that at the piston dead center an essentially annular passage cross-section is created between the channel opening and the piston head, characterized in that the piston head is inclined to a plane perpendicular to the cylinder axis and the Connection channel opens into the main combustion chamber perpendicularly or at a steep angle to the piston crown. z. Internal combustion engine according to claim i, characterized in that the connecting duct opens into the main combustion chamber on the lower side of the piston head eccentrically to the cylinder axis. 3. Internal combustion engine according to claim i and 2, characterized in that the axis of the connecting channel runs approximately through the center of gravity of the asymmetrical main combustion chamber. 4. Internal combustion engine according to claim i to 3, characterized in that the axis of the prechamber or the connecting channel forms a larger angle with the cylinder axis than the piston head with a plane perpendicular to the cylinder axis. 5. Internal combustion engine according to claim i to .4, characterized in that the main combustion chamber is formed by a piston recess recessed on one side, the sloping bottom of which forms the annular gap-shaped passage cross-section with the mouth of the connecting channel. 6. Brennkraftmaschitie according to claim i to 5, characterized in that the piston recess extends flat or substantially flat in the edge of the piston head on the side opposite the prechamber. 7. Brake engine according to claim i to 6, characterized in that the piston recess has such a shape that it is supported by an inclined, z. B. with its axis the plane of the piston edge in the Zvlinderaclise cutting milling cutter can be produced. B. internal combustion engine according to claim i to 7, characterized in that the z. B. spherical prechamber is seen in plan within the cylinder circumference.