DE809266C

DE809266C - Diesel engine

Info

Publication number: DE809266C
Application number: DEP36081A
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl-Ing Kloss
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1949-03-08
Filing date: 1949-03-08
Publication date: 1951-07-26

Description

Dieselmaschine Die Erfindung betrifft eine Dieselmaschine, bei der bei Annäherung des Kolbens an den oberen Totpunkt vom Zylinderboden und von der Kopffläche des Kolbens ein nahezu die gesamte Verbrennungsluft aufnehmender Verbrennungsraum gebildet wird, in dem zwecks inniger Mischung mit dem Brennstoff eine Bewegung der Verbrennungsluft erzeugt wird.Diesel engine The invention relates to a diesel engine in which when the piston approaches top dead center from the cylinder bottom and from the The top surface of the piston is a combustion chamber that takes up almost all of the combustion air is formed, in which a movement of the for the purpose of intimate mixing with the fuel Combustion air is generated.

Die Erfindung besteht darin, daß der Verbrennungsraum walzenförmig ausgebildet und mit seiner Achse quer zur Zylinderachse angeordnet ist und daB die Verdrängerwirkung der seitwärts des Verbrennungsraumes liegenden Flächen des Zylinderbodens und des Kolbens gegen Ende des Verdichtungshubes im Verbrennungsraum eine sich drehende Luftwalze erzeugt, in deren Längsrichtung der Brennstoff eingespritzt wird.The invention consists in that the combustion chamber is cylindrical is designed and arranged with its axis transverse to the cylinder axis and that the Displacement effect of the surfaces of the cylinder base lying to the side of the combustion chamber and the piston is rotating towards the end of the compression stroke in the combustion chamber Generated air roll, in the longitudinal direction of which the fuel is injected.

Durch die Erfindung wird eine Dieselmaschine geschaffen, die sehr leicht anspringt und bei der sich der Kolben und der Zylinder während des Betriebes weniger aufheizen als bei den bekannten Dieselmaschinen mit abgeschnürten Brennräumen. Sie hat einen sehr günstigen Brennsfoffverbrauch. Bei ihr läBt sich mit Vorteil eine einfache, einen einzigen Strahl erzeugende Düse verwenden. Infolge der langgestreckten Form des Verbrennungsraumes kann sich der aus der Brennstoffdüse austretende Brennstoffstrahl frei entwickeln, ohne eine Wand des Verbrennungsraumes stark zu benetzen.The invention provides a diesel engine that is very starts up easily and with the piston and cylinder moving during operation heat up less than the known diesel engines with constricted combustion chambers. It has a very low fuel consumption. With her there is an advantage use a simple, single jet generating nozzle. As a result of the elongated The fuel jet emerging from the fuel nozzle can form the combustion chamber develop freely without strongly wetting a wall of the combustion chamber.

In der Zeichnung sind in io Abbildungen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise schematisch dargestellt.In the drawing, various embodiments are shown in FIG the invention for example shown schematically.

In den Abb. i und a sind der Kolben und der Zylinder einer Dieselmaschine dargestellt. Die Abb. i zeigt einen senkrechten Längsschnitt. Die Abb. a ist ein Schnitt nach der Linie II-II der Abb. i. Der Kolben ist mit i bezeichnet. a ist der Zylinder. Die Dieselmaschine weist einen Verbrennungsraum 3 auf, der bei Annäherung des Kolbens an derl oberen Totpunkt gebildet wird und der nahezu die gesamte Verbrennungsluft aufnimmt. Am Ende des Verdichtungshubes des Kolbens i wird im Verbrennungsraum 3 zwecks inniger Mischung der Verbrennungsluft mit dem durch die Einspritzdüse 4 eingespritzten Brennstoff eine Bewegung der Verbrennungsluft erzeugt. Zur Bildung des, Verbrennungsraumes 3 sind der Zylinderboden und die Kopffläche des Kolbens i je einmal abgestuft, und zwar so, daß sich die Stufen im oberen Totpunkt des Kolbens i ineinanderschieben, wobei die Stufenstege 5 einen größeren Abstand voneinander haben, während sich die Stufenflächen 6 bzw. 7 so viel als möglich nähern. Es entsteht auf diese Weise ein Verbrennungsraum, der im wesentlichen walzenförmig ausgebildet und mit seiner Achse quer zur Zylinderachse angeordnet, ist. Durch die Verdrängerwirkung der seitwärts des Verbrennungsraumes 3 liegenden Flächen 6 des Zylinderbodens und der Flächen 7 des Kolbens i wird gegen Ende des Verdichtungshubes im Verbrennungsraum 3 eine sich drehende Luftwalze erzeugt. Durch die Anordnung der Einspritzdüse 4 an einem Ende des Verbrennungsraumes 3 wird der Brennstoff in der Längsrichtung des Verbrennungsraumes 3 bzw. der Luftwalze eingespritzt. Bei der Dieselmaschine nach den Abb. i und 2 liegt der Verbrennungsraum 3 mit seiner Längsachse in einer senkrecht zur Zylinderachse gerichteten Ebene. Dabei schneidet die Achse des Verbrennungsraumes 3 die Zylinderachse. Es ist jedoch möglich und unter Umständen sehr vorteilhaft, wenn der Verbrennungsraum mit seiner Längsachse neben der Zylinderlängsachse liegt, wie aus der Abb. 5 zu erkennen ist. Während bei der Dieselmaschine nach den Abb. i und 2 von beiden Seiten des Verbrennungsraumes her je ein gleich starker flacher Luftstrahl tangential im gleichen Drehsinn in den Brennraum einströmt, ist bei der Dieselmaschine nach der Abb.5 einer der Luftstrahlen wesentlich stärker als der andere. Es wird dadurch erreicht, daß sich die Luftwalze im Verbrennungsraum mit einer größeren Geschwindigkeit dreht. Dies ist in bezug auf die Mischung der Verbrennungsluft mit dem Brennstoff vorteilhaft. In Abb. 5 ist der Kolben mit 8 und der Zylinder mit 9 bezeichnet. io ist der Verbrennungsraum und i i die Einspritzdüse. 12 und 13 sind die den stärkeren Luftstrahl erzeugenden Flächen des Zylinderbodens bzw. des Kolbens B.Fig. I and a show the piston and cylinder of a diesel engine. Fig. I shows a vertical longitudinal section. Fig. A is a section along the line II-II of Fig. I. The piston is denoted by i. a is the cylinder. The diesel engine has a combustion chamber 3 which is formed when the piston approaches top dead center and which takes up almost all of the combustion air. At the end of the compression stroke of the piston i, a movement of the combustion air is generated in the combustion chamber 3 for the purpose of intimate mixing of the combustion air with the fuel injected through the injection nozzle 4. To form the combustion chamber 3, the cylinder base and the top surface of the piston i are each stepped once, in such a way that the steps slide into one another at the top dead center of the piston i, the step webs 5 being at a greater distance from one another, while the step surfaces 6 or approach 7 as much as possible. In this way, a combustion chamber is created which is essentially cylindrical and is arranged with its axis transverse to the cylinder axis. Due to the displacement effect of the surfaces 6 of the cylinder base lying to the side of the combustion chamber 3 and the surfaces 7 of the piston i, a rotating air cylinder is generated in the combustion chamber 3 towards the end of the compression stroke. By arranging the injection nozzle 4 at one end of the combustion chamber 3, the fuel is injected in the longitudinal direction of the combustion chamber 3 or the air roll. In the diesel engine according to FIGS. 1 and 2, the combustion chamber 3 lies with its longitudinal axis in a plane directed perpendicular to the cylinder axis. The axis of the combustion chamber 3 intersects the cylinder axis. However, it is possible and under certain circumstances very advantageous if the longitudinal axis of the combustion chamber lies next to the longitudinal axis of the cylinder, as can be seen from FIG. 5. While in the diesel engine according to Figs. 1 and 2 an equally strong, flat air jet flows tangentially into the combustion chamber in the same direction of rotation, in the diesel engine according to Fig. 5 one of the air jets is significantly stronger than the other. It is achieved in that the air roll rotates in the combustion chamber at a greater speed. This is advantageous with regard to the mixture of the combustion air with the fuel. In Fig. 5, the piston is denoted by 8 and the cylinder by 9. io is the combustion chamber and ii is the injector. 12 and 13 are the surfaces of the cylinder base and piston B that generate the stronger air jet.

In den Abb. 3 und 4 sind der Kolben und der Zylinder einer anderen Dieselmaschine dargestellt. Die Abb.3 zeigt einen senkrechten Längsschnitt. Die Abb. 4 ist ein Schnitt nach der Linie IV-IV der Abb.3. Die Dieselmaschine nach den Abb.3 und 4 unterscheidet sich von der nach den Abb. i und 2 dadurch, daß die Stufenflächen 14 und 15 gewölbt sind. Auch die Stufenstege-i6 sind gebogen, so daß der Verbrennungsraum 17 im Schnitt, quer zu seiner Längsachse gesehen, etwa eine kreisförmige Gestalt hat. Die Wölbung der Stufenflächen 1,4 und 15 bringt den Vorteil, daß die Oberkante 18 des Kolbens eine in sich geschlossene, in einer senkrecht zur Zylinderlängsachse gerichteten Ebene liegende, kreisförmige Kante bildet. Die Kolbenringe haben daher, wie bei einem flachen Kolben, von der Kolbenoberkante überall den gleichen Abstand. Durch die gebogene Ausbildung der Stufenstege 16 wird eine strömungsgünstige Form der Verbrennungskammer 17 gebildet.Figs. 3 and 4 show the piston and cylinder of another diesel engine. Figure 3 shows a vertical longitudinal section. Fig. 4 is a section along the line IV-IV of Fig.3. The diesel engine according to figure 3 and 4 differs from that according to Figs. I and 2, characterized in that the step surfaces are curved and 14 1. 5 The step webs are also curved, so that the combustion chamber 17 has an approximately circular shape in section, seen transversely to its longitudinal axis. The curvature of the step surfaces 1, 4 and 15 has the advantage that the upper edge 18 of the piston forms a self-contained, circular edge lying in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the cylinder. As in the case of a flat piston, the piston rings have the same distance everywhere from the upper edge of the piston. Due to the curved design of the step webs 16 , a flow-favorable shape of the combustion chamber 17 is formed.

Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, daß, wie aus der Abb.6 ersichtlich ist, durch die Verdrängerwirkung der auf einer Seite des Verbrennungsraumes i9 liegenden Stufenflächen 2o und 21 des Zylinderbodens bzw. des Kolbens während des Verdichtungshubes ein flacher Luftstrahl erzeugt wird, der näher an der Mittelachse des Verbrennungsraumes i9 liegt. Es wird dadurch erreicht, daß auch im Kern der sich in der Verbrennungskammer 19 drehenden Luftwalze eine starke Luftbewegung erzeugt wird.It is also possible within the scope of the invention that, as can be seen from Fig. 6, a flat air jet is generated during the compression stroke by the displacement effect of the step surfaces 2o and 21 of the cylinder base or the piston lying on one side of the combustion chamber 19, which is closer to the central axis of the combustion chamber i9. It is achieved in that a strong air movement is also generated in the core of the air roll rotating in the combustion chamber 19.

Die Abb. 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Die Abb.7 ist ein senkrechter Längsschnitt durch den Zylinder und den Kolben einer Dieselmaschine. Die Abb.8 ist ein Schnitt nach der Linie VIII-VIII der Abb. 7. Während bei den Dieselmaschinen nach den Abb. i bis 6 der walzenförmige Verbrennungsraum sowohl vom Zylinderboden als auch von der Kopffläche des Kolbens gebildet wird, liegt der walzenförmige Verbrennungsraum 22 der Dieselmaschine nach den Abb. 7 und 8 im wesentlichen im Zylinderdeckel 23 und wird vom Zylinderboden 24 angeschnitten, so daß sich eine langgestreckte Verbindungsöffnung vom Verbrennungsraum 22 zum Zylinderraum ergibt. Eine der beiden die Verbindungsöffnung begrenzenden Längskanten 25 ist abgerundet, während die andere Längskante 26 messerartig ausläuft. Auf der Kopffläche des Kolbens 27 ist eine in der Längsrichtung des Verbrennungsraumes 22 verlaufende Ablenknase 28 vorgesehen, die sich im oberen Totpunkt des Kolbens 27 mit seiner Seite 29 der abgerundeten Kante 25 der Verbindungsöffnung nähert und mit ihrer anderen Seite 3o die Ergänzung des Verbrennungsraumes 22 bildet. Die Ausführungsform des Verbrennungsraumes der Dieselmaschine nach den Abb. 7 und 8 hat den Vorteil, daß der Kolben 27 eine einfache Gestalt hat.Figs. 7 and 8 show a further embodiment of the invention. The Fig.7 is a vertical longitudinal section through the cylinder and the piston of a Diesel engine. The Fig.8 is a section along the line VIII-VIII of Fig. 7. While in the case of the diesel engines according to Figs. i to 6, the cylinder-shaped combustion chamber is formed by both the cylinder base and the head surface of the piston, is the cylindrical combustion chamber 22 of the diesel engine according to Fig. 7 and 8 essentially in the cylinder cover 23 and is cut from the cylinder base 24, so that there is an elongated connecting opening from the combustion chamber 22 to the cylinder chamber results. One of the two longitudinal edges 25 delimiting the connection opening is rounded, while the other longitudinal edge 26 runs out like a knife. On the top of the piston 27 is a deflecting nose extending in the longitudinal direction of the combustion chamber 22 28 is provided, which is in the top dead center of the piston 27 with its side 29 of the rounded edge 25 approaches the connection opening and with its other side 3o the addition of the combustion chamber 22 forms. The embodiment of the combustion chamber the diesel engine according to Figs. 7 and 8 has the advantage that the piston 27 has a has a simple shape.

Bei der Dieselmaschine nach den Abb. 7 und 8 liegt der Verbrennungsraum 22 mit seiner Längsachse in einer senkrecht zur Zylinderachse gerichteten Ebene und schneidet mit seiner Längsachse die Zylinderlängsachse. Die Dieselmaschine nach den Abb. 9 und io unterscheidet sich von der Dieselmaschine nach den Abb. 7 und 8 nur dadurch, daß der Verbrennungsraum in der genannten Ebene seitwärts verschoben ist, so daß er mit seiner Längsachse neben der Zylinderachse liegt. Der Verbrennungsraum der Dieselmaschine nach den Abb. 9 und io ist mit 31 bezeichnet. Abb. io stellt dabei einen Schnitt nach der Linie X-X der Abb. 9 dar.In the diesel engine according to Figs. 7 and 8, the combustion chamber is located 22 with its longitudinal axis in a plane directed perpendicular to the cylinder axis and intersects the cylinder's longitudinal axis with its longitudinal axis. The diesel engine after Fig. 9 and io differs from the diesel engine according to Fig. 7 and 8 only in that the combustion chamber shifted sideways in said plane is so that it lies with its longitudinal axis next to the cylinder axis. The combustion chamber The diesel engine according to FIGS. 9 and 10 is denoted by 31. Fig.io represents a section along the line X-X in Fig. 9.

In den Abb. i bis io ist die Strömungsrichtung der Verbrennungsluft in den Verbrennungskammern durch Pfeile angedeutet.In Figs. I to io is the direction of flow of the combustion air indicated by arrows in the combustion chambers.

Die Verbrennungsräume der Dieselmaschinen nach den Abb. i, 2, 7, 8, 9 und io haben auf ihrer ganzen Länge einen gleichbleibenden Querschnitt. Dies ist jedoch nicht zwingend. Der Verbrennungsraum kann sich auch nach seinen beiden Enden zu im Querschnitt verjüngen, wie dies besonders aus der Abb. 3 zu erkennen ist. Auch besteht die Möglichkeit, daß sich der Verbrennungsraum mit größer werdendem Abstand von der Einspritzdüse im Querschnitt erweitert oder verjüngt.The combustion chambers of the diesel engines after the Figs. I, 2, 7, 8, 9 and io have a constant cross-section over their entire length. However, this is not mandatory. The combustion chamber can also look after its both ends to taper in cross-section, as can be seen particularly from Fig. 3 is. There is also the possibility that the combustion chamber becomes larger as it becomes larger Distance from the injection nozzle expanded or tapered in cross section.

Die Einspritzdüse kann eine Einlochdüse sein, die einen scharfen Strahl erzeugt. Es kann aber auch eine Einspritzdüse verwendet werden, die einen stark aufgelösten Brennstoffstrahl erzeugt, z. B. eine Zapfendüse. Eine solche spritzt den Brennstoff mehr in die Nähe der Wandung des Verbrennungsraumes, so claß der Brennstoff mehr mit der unter hoher Geschwindigkeit an der Brennkammerwandung vorheiströmenden Luft in Berührung kommt. Durch die Erfindung wird jedoch in allen Fällen eine innige Mischung der Verbrennungsluft mit dem Brennstoff gewährleistet. Die Erfindung läßt sich mit Vorteil bei Zweitaktmaschinen, aber auch bei Viertaktmaschinen verwenden. Die Maschinen können so ausgeführt werden, daß es möglich ist, die Einspritzdüse sowohl an einem Ende als auch am anderen Ende des Verbrennungsraumes anzuschließen.The injection nozzle can be a single-hole nozzle that produces a sharp jet generated. However, an injection nozzle can also be used, which makes one strong dissolved fuel jet generated, z. B. a spigot nozzle. Such a splash the fuel closer to the wall of the combustion chamber, so the class Fuel more with that flowing at high speed on the combustion chamber wall Comes into contact with air. The invention, however, is an intimate one in all cases Mixing of the combustion air with the fuel ensured. The invention leaves can be used to advantage on two-stroke machines, but also on four-stroke machines. The machines can be designed in such a way that it is possible to use the injection nozzle to be connected both at one end and at the other end of the combustion chamber.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Diesel engine in which, when the piston approaches top dead center, the cylinder base and the top surface of the piston form a combustion chamber which absorbs almost all of the combustion air and in which a movement of the combustion air is generated for the purpose of intimate mixing with the fuel, characterized in that the Combustion chamber is designed in the shape of a cylinder and its axis is arranged transversely to the cylinder axis and that the displacement effect of the surfaces of the cylinder base and the piston lying sideways to the combustion chamber produces a rotating air cylinder in the combustion chamber towards the end of the compression stroke, in the longitudinal direction of which the fuel is injected.

2. Diesel engine according to claim i, characterized in that the combustion chamber with its longitudinal axis lies in a plane directed perpendicular to the longitudinal axis of the cylinder.

3. Diesel engine according to claims i and 2, characterized in that the longitudinal axis of the combustion chamber the longitudinal axis of the cylinder intersects. .

Diesel engine according to claims i and 2, characterized in that the combustion chamber with its longitudinal axis next to the Cylinder longitudinal axis lies.

5. Diesel engine according to claims i to .4, characterized characterized in that the cylinder base and the to form the combustion chamber Head surface of the piston are each stepped once, in such a way that the steps Push into one another at the top dead center of the piston, with the step webs forming a have greater distance from each other while extending the stepped areas as much as possible approach.

6. Diesel engine according to claims i to 5, characterized in that the step surfaces are arched.

7. Diesel engine according to claims i to 6, characterized characterized in that the step webs are bent so that the combustion chamber in Section seen transversely to its longitudinal axis, has approximately a circular shape. B.

Diesel engine according to claims i to 7, characterized in that by Displacement effect of the step surfaces lying on one side of the combustion chamber of the cylinder base and the top surface of the piston towards the end of the compression stroke a flat air jet is generated which is closer to the central axis of the combustion chamber lies.

9. Diesel engine according to claims i to 4, characterized in that the combustion chamber lies essentially in the cylinder cover and from the cylinder base is cut, so that an elongated undrösselte connection opening to the Zy; linderraum arises, and that one of the two the connection opening with the cylinder delimiting longitudinal edges is rounded, while the other longitudinal edge runs out like a knife and that on the head surface of the piston one in the longitudinal direction the combustion chamber running Abienknase is provided, which is in the upper Dead center of the piston with one side of the rounded edge of the connection opening approaches and forms the complement of the combustion chamber with its other side. ok

Diesel engine according to Claims i to 9, characterized in that the Combustion chamber has a constant cross-section over its entire length. i i.

Diesel engine according to Claims i to 9, characterized in that the combustion chamber tapers towards its two ends in cross section.

12. Diesel engine according to claims i to 9, characterized in that the combustion chamber widened with increasing distance from the injection nozzle in cross section or rejuvenates.

13. Diesel engine according to claims i to 12, characterized in that that it has an injection nozzle that produces a high-resolution fuel jet; z. B. a spigot nozzle.

14. Diesel engine according to claims i to 13, characterized in that it is designed so that the injection nozzle can be optionally arranged at both ends of the combustion chamber.