DE659312C

DE659312C - Mixture-compressing internal combustion engine with external ignition

Info

Publication number: DE659312C
Application number: DEB168466D
Authority: DE
Original assignee: Bohn Aluminum and Brass Corp
Current assignee: Bohn Aluminum and Brass Corp
Priority date: 1934-02-19
Filing date: 1935-01-29
Publication date: 1938-04-30
Also published as: GB438637A; AT143557B

Description

Gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit Fremdzündung Die Erfindung betrifft eine gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit Fremdzündung und bezieht sich insbesondere auf einen im Zylinderkopf liegenden, durch eine bis nahe an den Kolbenboden reichende Zwischenwand in zwei Teile unterteilten Verdichtungsraum, dessen einer Teil seitlich aus dem Zylinder herausgezogen ist und den Einlaß sowie die Zündvorrichtung aufweist.Mixture-compressing internal combustion engine with spark ignition The invention relates to a mixture-compressing internal combustion engine with spark ignition and relates in particular on one located in the cylinder head, through one to close to the Piston crown reaching intermediate wall divided into two parts compression chamber, one part of which is pulled out of the side of the cylinder and the inlet as well having the ignition device.

Es gibt bereits Brennkraftmaschinen, die in der genannten Weise mit einem in zwei Teile unterteilten Verdichtungsraum versehen sind. Durch die Unterteilung des Verdichtungsraumes in zwei Kammern wird der Zweck verfolgt, die namentlich bei höheren Geschwindigkeiten besonders wahrnehmbaren Explosionsgeräusche, die infolge des schnellen Druckanstiegs entstehen, zum Verschwinden zu bringen. Derartige Explosionsgeräusche sind nämlich sehr schädlich, sie stören den glatten Lauf der Maschine, beanspruchen die Lager in äußerst unzulässiger Weise und verringern die Leistung der Maschine. Soweit nun die bisher bekanntgewordene@Unterteilung des Verdichtungsraumes in zwei Teile in Betracht kommt, so haben ausgedehnte Versuche einwandfrei ergeben, daß das gewünschte Ziel nur sehr mangelhaft oder über-Haupt nicht erreicht wird. Es ist dieses auf den äußerst engen Schlitz zurückzuführen, der in den oberen Totpunktlagen des Kolbens zwischen dein Kolbenboden und dem unteren Rand der Zwischenwand entsteht und der verhindert, daß bei dem schnellen Druckanstieg die Zündflamme schnell genug von dem einen mit dem Einlaß verbundenen Teil der Kammer in den anderen Teil übertreten kann. Die Folge ist, daß praktisch die gesamte Verbrennung in der ersten Kammer stattfindet und hierbei in dieser Kammer eine äußerst schnelle Druckerhöhung stattfindet, welche die bereits erwähnten Nachteile hat.There are already internal combustion engines that work in the above-mentioned manner a compression space divided into two parts. Through the subdivision of the compression space in two chambers, the purpose is pursued, namely at higher speeds particularly noticeable explosion noises, which as a result of the rapid rise in pressure. Such explosion noises they are very harmful, they disrupt the smooth running of the machine, they stress the bearings in an extremely unacceptable manner and reduce the performance of the machine. So much for the previously known @ subdivision of the compression area into two Parts comes into consideration, so extensive tests have shown that the desired goal is only very poorly or over-main not achieved. It this is due to the extremely narrow slot in the top dead center positions of the piston is created between the piston crown and the lower edge of the partition and that prevents the pilot flame from getting fast enough with the rapid rise in pressure pass from one part of the chamber connected to the inlet into the other part can. The result is that practically all of the combustion takes place in the first chamber takes place and an extremely rapid pressure increase takes place in this chamber, which has the disadvantages already mentioned.

Erfindungsgemäß werden die Nachteile der bekannten Anordnung einer Trennwand in dem Verdichtungsraum dadurch erfolgreich beseitigt, daß die Trennwand mit einer Öffnung versehen wird, die das Hindurchtreten der Zündflamme in den zweiten Raum gestattet, aber das Anwachsen des Druckes in letzterem vor Einleitung der Verbrennung verzögert. Es wird gewissermaßen der letzte Teil des Gemisches, der sich in der zweiten Kammer befindet, gegen eine zu hohe Verdichtung geschützt, und es wird die Neigung einer zu schnellen Verbrennung des gesamten Gemisches wesentlich verringert, selbst dann, wenn das Verdichtungsverhältnis hoch ist. Der höchste Druck wird in der Verdichtungskammer mit Verzögerung nämlich dann entstehen, wenn die Kurbel bereits einen größeren Winkel nach Erreichen der oberen Totpunktlage durchlaufen hat. D Lauf der Maschine wird daher bedeut" ruhiger sein, und die Leistung dersel @, wird, wie praktische Versuche ergeben habet;;: höher sein, als wenn man eine Trennwand ohne Öffnung verwendet.According to the invention, the disadvantages of the known arrangement of a Partition wall in the compression space successfully eliminated in that the partition wall is provided with an opening that allows the pilot flame to pass into the second Space is permitted, but the pressure in the latter increases before combustion is initiated delayed. In a sense, it becomes the last part of the mixture that is in the second chamber is located, protected against excessive compression, and it becomes the The tendency for the entire mixture to burn too quickly is significantly reduced, even if the compression ratio is high. The highest pressure is in the Compression chamber with delay namely arise when the crank already has a larger angle after reaching the top dead center position has gone through. The running of the machine will therefore be significantly quieter, and so will the performance dersel @, as practical tests have shown ;;: will be higher than if one a partition without an opening is used.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar: Abb. i ist eine teilweise Draufsicht auf die Unterfläche des Zylinderkopfes mit dem neuen Verdichtungsraum.The drawing shows an embodiment of the invention: Fig. i is a partial plan view of the undersurface of the cylinder head with the new one Compression space.

Abb. 2 zeigt eine Schnittansicht nach 2-2 der Abb. i-.Fig. 2 shows a sectional view according to 2-2 of Fig. I-.

Abb.3 ist ein Teilschnitt nach 3-3 der Abb. i, und Abb. q. ist ein Schaubild zur Veranschaulichung der Wirkung.Fig.3 is a partial section according to 3-3 of Fig. I, and Fig. Q. is a Diagram to illustrate the effect.

Es sei hier zuerst auf das Schaubild nach Abb. 4 Bezug genommen, worin schematisch dargestellt wird, welchen Einfluß eine Erhöhung der Geschwindigkeit der Verbrennung auf jene Zeitlänge hat, die notwendig ist, um den Höchstdruck zu erreichen, wobei auf den Kreislauf der Kurbel Bezug genornmen wird.Reference is made here first to the diagram according to Fig. 4, in which it is shown schematically the influence of an increase in speed of combustion for the length of time necessary to reach the maximum pressure with reference to the circuit of the crank.

Der Kurbelweg ist in Abb. d. bei A angedeutet. Die Abbildung zeigt ferner zwei Kurven, die das Anwachsen des Druckes darstellen. Die Kurve B ist jene Kurve, gemäß welcher der Druck in einem Verdichtungsraum bekannter Art anwächst, wobei diese Zunahme des Druckes, bezogen auf den Kurbelweg, für die meisten Maschinen noch als zufriedenstellend betrachtet wird. Die Kurve C der Abb. 4 gibt nun den Druckverlauf gemäß der Erfindung wieder.The crank travel is shown in Fig. D. indicated at A. The figure shows also two curves which represent the increase in pressure. The curve B is that Curve according to which the pressure increases in a compression space of a known type, being this increase in pressure, based on the crank travel, for most machines is still considered satisfactory. The curve C of Fig. 4 is now the Pressure curve according to the invention again.

Der Punkt D stellt den Zündpunkt dar. Der Punkt E gibt die Druckwerte an, wenn sich die Kurbel in der oberen Totpunktlage befindet. Der Punkt F gibt den höchsten erreichbaren Druckwert nach Überschreiten der Totpunktlage an der Kurve B, und der Punkt G gibt den höchst erreichbaren Druckwert nach Überschreiten der Totpunktlage in der Kurve C wieder. Werden diese Punkte von den Kurven B, C auf den Kurbelkreis A projiziert, so ergibt sich, daß die Stelle G, an welcher bei der Kurve C der Höchstdruck erreicht wird, sich in einem größeren Winkelabstand von der Totpunktlage der Kurbel befindet, als dies bei dem Höchstdruckpunkt F der Kurve B der Fall ist. Um auf die Kurbel das gleiche Drehmoment auszuüben, müßte also an der Stelle F eine bedeutend größere Kraft auf die Kurbel einwirken als an der Stelle G. Obwohl demnach in diesen beiden Fällen die Verdichtungsverhältnisse in den Verbrennungskammern annähernd die gleichen sind, ergibt sich dennoch, daß in der Verdichtungskammer, in welcher der Druck gemäß der Kurve C anwächst, dieser Druck M4uf die Kurbel ein viel günstigeres Dreh -y i, ment ausübt, als in der Verdichtungs-,ka`mmer, in der der Druck nach der Kurve B änwächst, denn der Hebelarm, bedingt durch die Lage des Punktes G, ist bedeutend größer.Point D represents the ignition point. Point E indicates the pressure values when the crank is in the top dead center position. Point F gives the highest pressure value that can be reached after the dead center position on curve B has been exceeded, and point G gives the highest pressure value that can be achieved after the dead center position in curve C has been exceeded. If these points are projected from the curves B, C onto the crank circle A , the result is that the point G, at which the maximum pressure is reached in the curve C, is at a greater angular distance from the dead center position of the crank than at the maximum pressure point F of curve B is the case. In order to exert the same torque on the crank, a significantly greater force would have to act on the crank at point F than at point G. Although the compression ratios in the combustion chambers are therefore approximately the same in these two cases, it still turns out that In the compression chamber, in which the pressure increases according to curve C, this pressure on the crank exerts a much more favorable rotational force than in the compression chamber, in which the pressure increases according to curve B, because the lever arm, due to the position of point G, is significantly larger.

Aus diesen Bemerkungen wird verständlich werden, daß die Beeinflussung der Verbrennung zweckmäßig ist, und zwar eine derartige Beeinflussung, daß der Höchstdruck auf die Kurbel zur Einwirkung gelangt in einem großen Winkelabstand hinter der Totpunktlage der Kurbel. Eine derartige Beeinflussung liefert die Möglichkeit, das Drehmoment zu vergrößern, und zwar um einen Betrag, der zunimmt mit dem Kompressionsverhältnis.From these remarks it will be understood that the influence the combustion is appropriate, and such an influence that the maximum pressure to act on the crank arrives at a large angular distance behind the dead center position the crank. Such an influence provides the possibility of the torque by an amount that increases with the compression ratio.

Gemäß der Erfindung wird die Verbrennung durch Verwendung einer neuartigen Verdichtungskammer beeinflußt. Die Verdichtungskammer ist in den Abbildungen bei io angedeutet und hat die beiden durch eine Trennwand 13 voneinander getrennten Räume i i und 1:2. Der Raum i i ist jener Raum, der mit der seitlich aus dein Zylinder herausgezogenen Ventilkammer verbunden ist, während der Raum 12 einen kleineren Inhalt hat als der Raum i i. Beide Räume stehen jedoch durch die Öffnung rd. in der Trennwand 13 miteinander in unmittelbarer Verbindung. Der Rauminhalt des Teiles 12 hat zum Rauminhalt des Teiles i i ' ein Verhältnis, dessen Größe von dem Verdichtungsverhältnis abhängt, sowie von der Zeitspanne, die man verstreichen lassen will, ehe der Höchstdruck erreicht wird. fis ist demnach aus dem Obigen zu entnehmen, daß die dargestellten Größenverhältnisse der Teile i i und 12, nur für einen ganz bestimmten Fall gedacht sind und daß diese Größenverhältnisse der beiden Teile sehr wohl von der dargestellten Ausbildung abweichen können.According to the invention, the combustion is influenced by using a novel compression chamber. The compression chamber is indicated in the figures at io and has the two spaces ii and 1: 2 separated from one another by a partition 13. The space ii is the space that is connected to the valve chamber pulled out of the side of the cylinder, while the space 12 has a smaller content than the space i i. However, both rooms are in direct communication with one another through the opening roughly in the partition wall 13. The volume of part 12 has a ratio to the volume of part ii ', the size of which depends on the compression ratio, as well as on the period of time that is to be allowed to elapse before the maximum pressure is reached. fis can therefore be seen from the above that the proportions of parts ii and 12 shown are only intended for a very specific case and that these proportions of the two parts may very well differ from the embodiment shown.

Die beiden Räume ii und 12 stehen natürlich auch miteinander um den unteren Rand der Teilwand 13 herum in Verbindung. Dieser untere Rand der Trennwand liegt in derselben Ebene wie die Unterfläche des Zylinderkopfes, und bei Ankunft des Kolbens 15 in seiner oberen Totpunktlage verbleibt nur ein ganz geringer Schlitz, durch welchen hindurch die beiden Räume i i und 12 miteinander in Verbindung stehen (Abb.2). Will man diesen Schlitz nahezu zum Verschwinden bringen, dann kann man die Teilwand an ihrer Stirnseite mit einer besonderen Abschlußleiste 16 versehen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist als Abschlußleiste 16 ein Stab aus verhältnismäßig weichem Metall gewählt. Diese Leiste ragt aus der Stirnfläche der Trennwand etwas heraus und erstreckt sich im wesentlichen über die ganze Breite der Verdichtungskammer. Es kann zweckmäßig sein, den Kolben bei 17 mit einer Nut zur Aufnahme der Leiste 16 zu versehen.The two spaces ii and 12 are of course also connected to one another around the lower edge of the partial wall 13. This lower edge of the partition wall lies in the same plane as the lower surface of the cylinder head, and when the piston 15 arrives in its top dead center only a very small slot remains through which the two spaces ii and 12 are connected to one another (Fig. 2) . If you want to make this slot almost disappear, then you can provide the partial wall on its front side with a special end strip 1 6 . In the illustrated embodiment, a rod made of relatively soft metal is selected as the terminating strip 16. This bar protrudes somewhat from the end face of the partition wall and extends essentially over the entire width of the compression chamber. It can be useful to provide the piston at 17 with a groove for receiving the strip 16.

Wird das Gemisch in dem Verdichtungsraum i o entzündet, ehe der Kolben 15 seine obere Totpunktlage erreicht hat, so wird natürlich ein bestimmter Druck auf jenen Teil des Gemisches ausgeübt werden, welcher sich im Raum 12 befindet. Dieser Druck wird durch die Verbrennung des Gemisches in dem Raum i i der Kammer erzeugt. Der Druck in dem Raum i i wird jedoch nicht zu einem gefährlichen oder kritischen Druck, wenn der Kolben an die Trennwand gelangt ist, da die enge Öffnung 14 vorhanden ist, welche die Verbindung zwischen den beiden Räumen ii und 12 herstellt. Der OOuerschnitt der Öffnung ist so groß gewählt, daß er wohl die Flamme aus dem Raum ii in den Raum 12 übertreten läßt, jedoch den Durchgang des unter Druck befindlichen Gemisches aus dein Raum, in dem die Zündung erfolgt, in den anderen verzögert.If the mixture is ignited in the compression chamber i o before the piston 15 has reached its top dead center position, a certain pressure is of course applied be exercised on that part of the mixture which is located in space 12. This pressure is created by the combustion of the mixture in the space i i of the chamber generated. However, the pressure in the space i i does not become dangerous or critical pressure when the piston has reached the partition because the narrow opening 14 is present, which establishes the connection between the two rooms ii and 12. The cross-section of the opening has been chosen so large that it probably allows the flame to come out of the Space ii can pass into space 12, but the passage of the pressurized Mixture from your room in which the ignition takes place is delayed in the other.

Das Gemisch in dem Raum. i i wird beim Verdichtungshub des Kolbens 15 in bekannter Weise durch die Zündkerze 18 zur Entzündung gebracht, und das Gemisch in diesem Teil des Verdichtungsraumes ist im wesentlichen vollständig verbrannt, ehe noch die Zündflamme vom Raum i i durch die enge Öffnung 14 in den Raum 12 hineinschlagen kann. Während der Verbrennung des Geinisches im Raum i i erhöht sich der Druck in diesem Raum. Infolge des geringen Querschnittes der Verbindungsöffnung 14 und infolge der ganz kurzen Zeit, die für die Verbrennung des Gemisches im Raum i i verbraucht wird, wird die Geschwindigkeit, mit welcher das Gemisch im Raum 12 verbrannt wird, beträchtlich verzögert. Das Ergebnis ist, daß der Höchstdruck erst erreicht wird, wenn der Kolben sich bereits auf seinem Arbeitshub befindet, d. h. wenn die Kurbel um eine wesentliche Bogenstrecke über die Totpunktlage hinaus fortgeschritten ist. Diese Verzögerung des Höchstdruckes, eine Verzögerung, die auf die Öffnung in der Trennwand 13 zurückzuführen ist, ist deutlich ersichtbar aus Abb. 4 an der Kurve C. Diese Kurve hat zwischen ihrem Ursprung bei D und dem höchsten von ihr erreichten Punkt G einen Knick, so daß sie sich von der im wesentlichen ununterbrochen ansteigenden Kurve B unterscheidet.The mixture in the room. i becomes i on the compression stroke of the piston 15 caused to ignite in a known manner by the spark plug 18, and the mixture in this part of the compression space is essentially completely burned, before the ignition flame from room i i strike through the narrow opening 14 into room 12 can. During the combustion of the mixture in space i i, the pressure in increases this room. As a result of the small cross section of the connection opening 14 and as a result the very short time it takes for the mixture to burn in space i i becomes, the speed at which the mixture is burned in space 12, considerably delayed. The result is that the maximum pressure is only reached when the piston is already on its working stroke, d. H. when the crank has progressed by a substantial arc distance beyond the dead center position. This delay in the maximum pressure, a delay affecting the opening in the Partition 13 is due, can be clearly seen from Fig. 4 on the curve C. This curve has reached between its origin at D and the highest of it Point G a kink, so that it rises from the essentially uninterrupted rise Curve B is different.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Mixture-compressing internal combustion engine with spark ignition and one located in the cylinder head, through one that reaches close to the piston crown Partition wall divided into two parts, one part on the side is pulled out of the cylinder and has the inlet and the ignition device, . characterized in that the partition (i3) contains an opening (i4), which the Passage of the pilot flame into the second space (i2) is permitted, but growth the pressure in the latter is delayed before the initiation of combustion in it. z. Internal combustion engine according to claim i, characterized in that to reduce the gap between the partition (i3) and the piston head a strip (i6) on the front side of the partition is provided. 3. Internal combustion engine according to claim i or 2, characterized in that that the connecting opening (i4) widens towards the two subspaces (1i, i2).