DE1576009A1

DE1576009A1 - Process for fuel preparation in multi-cylinder injection internal combustion engines and machines operating according to the process

Info

Publication number: DE1576009A1
Application number: DE19671576009
Authority: DE
Inventors: Oblaender Dipl-Ing Kurt; Manfred Schaefer
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1967-10-14
Filing date: 1967-10-14
Publication date: 1970-05-21

Description

"Verfahren zur Kraftstoffaufbereitung in Mehrzylinder-" Einspritzbrennkraftmaschinen und nach dem Verfahren arbeitende Maschinen" Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kraftstoffaufbereitung in Mehrzylinder-Einspritzbrennkraftmaschinen mittels Druckgas sowie auf nach dem Verfahren arbeitende Mehrzylinder-Einspritzbrennkraftmaschinen."Method for fuel preparation in multi-cylinder" internal combustion engines and machines operating according to the method "The invention relates to a Method for fuel preparation in multi-cylinder injection internal combustion engines by means of compressed gas as well as on multi-cylinder internal combustion engines operating according to the method.

Es sind Einspritzbrennkraftmaschinen bekannt, bei denen zum Zerstäuben des Kraftstoffes Druckluft aus dem Zylinder im Kompressionshub desselben verwendet wird. Aufgabe der Erfindung ist es vor allem, eine für eine möglichst vollständige Verbrennung besonders wirksame Zerstäubung und Aufbereitung des Kraftstoffes auf eine für Mehrzylindermaschinen besonders geeignete einfache Weise zu erzielen.Injection internal combustion engines are known in which for atomization of the fuel uses compressed air from the cylinder in the compression stroke of the same will. The main object of the invention is to provide one for the most complete possible Combustion particularly effective atomization and processing of the fuel to achieve a simple way that is particularly suitable for multi-cylinder machines.

Demgemäß besteht das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen darin, daß der in einen Zylinder einzuspritzende Kraftstoffstrahl ganz oder teilweise durch einem anderen Zylinder entnommenes heißes Druckgas zerstäubt wird. Als Druckgas für die Kraftstoffaufbereitung dient insbesondere Expansions- oder Kompressionsgas, wobei der durch das Druckgas des anderen Zylinders zerstäubte Kraftstoffstrahl vorzugsweise im Ansaughub des zugeordneten Zylinders eingespritzt wird.Accordingly, the method according to the invention consists essentially in that the fuel jet to be injected into a cylinder is completely or partially through hot compressed gas taken from another cylinder is atomized. As compressed gas for fuel processing is used in particular for expansion or Compression gas, the fuel jet atomized by the compressed gas of the other cylinder is preferably injected in the intake stroke of the associated cylinder.

Das Druckgas kann unmittelbar zu der im Saugrohr (vor dem Einlaßventil) oder im Brennraum (hinter dem Einlaßventil) befindlichen Einspritzdüse für den einzuspritzenden Kraftstoffstrahl geleitet werden. Die Kraftstoffaufbereitung kann bei Zerstäubung des Kraftstoffstrahles durch Kompressionsgas noch weiter dadurch verbessert werden, daß durch Menge, Überströmzeit und Eintrittsstelle des Kompressionsgases die Gemischdichte im Zylinder so beeinflußt wird, daß sich eine bestimmte Schichtladung ergibt.The pressurized gas can be fed directly to the intake manifold (in front of the inlet valve) or in the combustion chamber (behind the inlet valve) for the injector to be injected Fuel jet are guided. The fuel preparation can be done with atomization the fuel jet can be improved even further by means of compression gas, that by quantity, overflow time and entry point of the compression gas the mixture density is influenced in the cylinder so that a certain stratified charge results.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung einer in der Zeichnung schematisch dargestellten, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Vierzylinder-Einspritzbrennkraftmaschine zu entnehmen. Hierbei zeigen Fig. 1 eine Draufsicht auf den Motorblock mit den durch Überströmleitungen untereinander verbundenen Zylindern, Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch den 2. und 3. Zylinder einer ersten Ausführungsform, Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch den 1 und 2. Zylinder einer zweiten Ausführungsform und Fig. 4 ein Zündfolgediagramm. In Fig. 1 sind die jeweils durch Überströmleitungen 10 bzw. 11 verbundenen Zylinder 12 (1, 2, 3, 4) der Vierzylinder-Einspritzbrennkraftmaschine 13 mit der Zündfolge 1, 3, 4, 2 dargestellt. Die ausgezogenen Linien 10 bedeuten Überströmleitungen, in denen Expansionsgas von in der Zündfolge vorangehenden Zylindern im Ansaugtakt der jeweils in der Zündfolge um eine Kurbelwellenumdrehung nachfolgenden Zylinder zu deren Einspritzdüsen in den Ansaugleitungen oder Brennräumen geleitet wird. Die strichpunktierten Linien 11 bedeuten ferner - für eine andere Ausführungsform der Erfindung - überströmleitungen, in denen Kompressionsgas von den jeweils in der Zündfolge vorangehenden Zylindern im Ansaugtakt der jeweils in der Zündfolge nachfolgenden Zylinder zu deren Einspritzdüsen in den Ansaugleitungen oder Brennräumen geleitet wird.Further details of the invention are the following description one shown schematically in the drawing, according to the method according to the invention working four-cylinder internal combustion engine. Show here Fig. 1 is a plan view of the engine block with the overflow lines below one another connected cylinders, Fig. 2 is a schematic longitudinal section through the 2nd and 3. Cylinder of a first embodiment, FIG. 3 shows a schematic longitudinal section by the 1st and 2nd cylinders of a second embodiment and FIG. 4 is an ignition sequence diagram. In 1 shows the cylinders connected by overflow lines 10 and 11, respectively 12 (1, 2, 3, 4) of the four-cylinder internal combustion engine 13 with the firing order 1, 3, 4, 2 shown. The solid lines 10 mean overflow lines, in which expansion gas from cylinders preceding in the firing order in the intake stroke the following cylinder in the firing order by one crankshaft revolution is routed to the injection nozzles in the intake lines or combustion chambers. the Dashed lines 11 also mean - for another embodiment of the Invention - overflow lines in which compression gas from each in the Firing order of the preceding cylinders in the intake stroke of the respective following ones in the firing order Cylinders are routed to their injectors in the intake lines or combustion chambers will.

In Fig. 4 ist ein Hub- und Zündfolgediagramm der einzelnen Zylinder dargestellt, wobei über zwei Kurbelwellenumdrehungen von 7200 Kurbelwinkel der Kolbenhub zwischen unterem Totpunkt (UT) und oberem Totpunkt (0T) jedes einzelnen Zylinders dargestellt ist. Der Zündpunkt jedes derselben ist am Ende eines jeden Kompressionshubes durch das mit der Zylinderangabe 1, 2, 3 oder 4 bezeichnete Zündzeichen angedeutet, desgleichen Ansaugen, Komprimieren, Expandieren und Ausschieben eines jeden Zylinders durch die in Fig. 4 gekennzeichnete Strichelung mit entsprechend umrandeter Zylinderziffer.4 shows a stroke and ignition sequence diagram of the individual cylinders, the piston stroke between bottom dead center (UT) and top dead center (0T) of each individual cylinder being represented over two crankshaft revolutions of 7200 crank angles. The ignition point of each of these is indicated at the end of each compression stroke by the ignition symbol marked with the cylinder number 1, 2, 3 or 4, the same applies to the intake, compression, expansion and ejection of each cylinder by the dashed lines marked in FIG. 4 with a correspondingly bordered cylinder number.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 befindet sich die Einspritzdüse 14 im Saugrohr 15 vor dem Einlaßventil 16 des zweiten Zylinders mit dem Zylinderraum 17. Es soll Expansionsgas zur Aufbereitung des Kraftstoffes benutzt werden. Zu diesem Zweck wird z. B. im Expansionshub im Punkt A (Fig. 4) durch die Oberkante 18 des Kolbens 19 eine Steuerbohrung 20 in der Zylinderwand 21 geöffnet (Fig. 2), die über eine überströmleitung 22 mit dem Saugrohr 23 des 3. Zylinders mit dem Zylinderraum 24 verbunden ist. Abgas mit dem dieser Kolbenstellung entsprechenden Druck strömt in Pfeilrichtung zur Einspritzdüse 25, die von der Überströmleitung 22 ummantelt ist und zusammen mit dieser einen Ringraum 27 bildet. Der Kraftstoffstrahl 26 wird durch den mit hoher Temperatur und Geschwindigkeit etwa konzentrisch austretenden Gasstrahl im Ringraum 27 bzw. an dessen Austrittsöffnung aufgerissen und unter Verdampfen der Kraftstofftröpfchen aufbereitet. Die Steuerbohrung 20 bleibt geöffnet, bis im Ausschubhub in B (Fig. 4) die Kolbenoberkante 18 die Bohrung 20 wieder schließt. Von A bis B besteht also Verbindung des Zylinderraumes des im Expansionshub befindlichen Zylinders 2 mit dem Saugkanal 23 von Zylinder 3. Ebenso besteht jedoch auch am Ende des Saughubes von Zylinder 2 von A1 bis B1 wieder Verbindung dieses Zylinders mit dem Saugrohr 23 von Zylinder 3, der sich nunmehr am Ende des Expansionshubes bzw. im Beginn des Ausschubhubes befindet. Im ungünstigsten Fall kann dabei aus dem Saugrohr 23 des 3. Zylinders Luft mitangesaugt werden bzw. im beginnenden Kompressionshub des zweiten Zylinders unter Strömungsumkehr Gemisch . aus dem zweiten Zylinder in die Leitung 22 übergeschoben werden. Dieses geht jedoch nicht verloren, sondern wird im Saugrohr 23 des 3. Zylinders vorgelagert. Anstelle der Kolbenoberkante 18 kann auch eine Bohrung 28 (strichpunktiert in Fig. 2 eingezeichnet) im Kolben 19 zur Steuerung der Bohrung 20 in der Zylinderwand 21 vorgesehen sein. Damit ist es möglich, je nach der Lage der Bohrungen in jedem gewünschten Zeitabschnitt eines Expansions- oder Kompressionshubes eine genau dosierte Menge Gas abzuleiten. Die Gasmenge ist abhängig vom Zeitquerschnitt und der Druckdifferenz zwischen Zylinder und Saugleitung. Um entsprechend der anderen erwähnten Ausführungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens Kompressionsgas von den jeweils in der Zündfolge vorangehenden Zylindern im Ansaugtakt der jeweils in der Zündfolge nachfolgenden Zylinder zur Zerstäubung des Kraftstoffstrahls verwenden zu können, ist beispielsweise die in Fig. 3 dargestellte Anordnung getroffen. Für diesen Fall werden z. B. der erste und der zweite Zylinder eines Vierzylinder-Einspritzmotors betrachtet. Im Kompressionshub des zweiten Zylinders 2 und Ansaughub des Zylinders 1 wird in Punkt D (Fig. 4) die Steuerbohrung 30 in der Zylinderwand 31 von der Steuerbohrung 32 im Kolben 33 geöffnet, und es strömt Luft-Kraftstoffgemisch mit dem in D herrschenden Druck durch die Überströmleitung 34 in Pfeilrichtung zu der in das Saugrohr 36 des ersten Zylinders einmündenden Einspritzdüse 35, die von der Überströmleitung 34 ummantelt ist. Im Punkt E wird die Verbindung des Brennraumes 38 des zweiten Zylinders zum Saugrohr 36 des ersten Zylinders geschlossen. Eine entsprechende Verbindung besteht jedoch in jedem Takt der Zylinder, also auch im Expansionshub des Zylinders 2 von E1 nach D1 (Fig. 4), und gleichzeitigem Kompressionshub des Zylinders 1 im.Ausschubhub des Zylinders 2 von D2 nach E2 und in dessen Saughub von E3 nach D3. Dabei kann u. U. von E1 nach D1 und von D2 nach E2 Abgas in das Saugrohr 36 des Zylinders 1 gelangen und dort vorgelagert werden. Von E3 nach D3 wird über das Saugrohr 36 des ersten Zylinders und die Überström.In the exemplary embodiment according to FIG. 2 there is the injection nozzle 14 in the intake manifold 15 in front of the inlet valve 16 of the second cylinder with the cylinder space 17. It is supposed to be expansion gas for processing the fuel used will. For this purpose z. B. in the expansion stroke at point A (Fig. 4) by the Upper edge 18 of piston 19 opens a control bore 20 in cylinder wall 21 (Fig. 2), which via an overflow line 22 to the suction pipe 23 of the 3rd cylinder is connected to the cylinder space 24. Exhaust gas with the corresponding piston position Pressure flows in the direction of the arrow to the injection nozzle 25 from the overflow line 22 is encased and together with this forms an annular space 27. The fuel jet 26 is exiting approximately concentrically through the exiting at high temperature and speed Gas jet in the annular space 27 or at its outlet opening torn and with evaporation the fuel droplets processed. The control bore 20 remains open until in Extension stroke in B (Fig. 4) the piston upper edge 18 closes the bore 20 again. From A to B there is a connection between the cylinder space of the one in the expansion stroke Cylinder 2 with the suction channel 23 of cylinder 3. However, there is also the end of the suction stroke of cylinder 2 from A1 to B1 again connection of this cylinder with the intake manifold 23 of cylinder 3, which is now at the end of the expansion stroke or is at the beginning of the extension stroke. In the worst case, it can come out of the intake manifold 23 of the 3rd cylinder air can also be sucked in or in the beginning of the compression stroke of the second cylinder under flow reversal mixture. from the second cylinder in the line 22 are pushed over. However, this is not lost, but is upstream in the intake manifold 23 of the 3rd cylinder. Instead of the top of the piston 18 can also have a bore 28 (shown in dash-dotted lines in FIG. 2) in the piston 19 to control the bore 20 in the cylinder wall 21 can be provided. So is it is possible, depending on the position of the boreholes, to do one at any time Expansion or compression stroke to derive a precisely metered amount of gas. the The amount of gas depends on the time cross section and the pressure difference between the cylinders and suction line. In order to use the other mentioned execution option of the Method according to the invention compression gas from the preceding ones in the ignition sequence Cylinders in the intake stroke of the subsequent cylinders in the firing order To be able to use atomization of the fuel jet is, for example, in Fig. 3 shown arrangement taken. In this case z. B. the first and the second cylinder of a four-cylinder injection engine. In the compression stroke of the second cylinder 2 and the suction stroke of the cylinder 1 is in point D (Fig. 4) Control bore 30 in the cylinder wall 31 is opened by the control bore 32 in the piston 33, and the air-fuel mixture flows through the overflow line at the pressure prevailing in D. 34 in the direction of the arrow to the one opening into the intake manifold 36 of the first cylinder Injection nozzle 35 which is encased by the overflow line 34. In point E becomes the connection of the combustion chamber 38 of the second cylinder to the intake manifold 36 of the first Cylinder closed. However, there is a corresponding connection in each cycle the cylinder, i.e. also in the expansion stroke of cylinder 2 from E1 to D1 (Fig. 4), and simultaneous compression stroke of cylinder 1 in the exhaust stroke of Cylinder 2 from D2 to E2 and in its suction stroke from E3 to D3. In this case, under certain circumstances from E1 to D1 and from D2 to E2 exhaust gas pass into the intake manifold 36 of the cylinder 1 and are stored there. From E3 to D3 is via the suction pipe 36 of the first Cylinder and the overflow.

Leitung 34 entgegen der Pfeilrichtung Gas in den Zylinderraum 38 des Zylinders 2 mitangesaugt. Das Einlaßventil von Zylinder 1 ist während dieser Zeiten geschlossen.Line 34 against the direction of the arrow gas into the cylinder space 38 of the Cylinder 2 is also sucked in. The intake valve of cylinder 1 is during these times closed.

Durch die Wahl der Lage von D - E kann zu Beginn oder gegen Ende der Einspritzung ein fetteres Gemisch erzeugt werden. Weiter kann die Gemischdichte durch den Überströmquerschnitt und damit die Menge des Kompressionsgases und schließlich durch dessen Eintrittsstelle in den Zylinder beeinflußt werden. Damit läßt sich eine ganz bestimmte Schichtladung erzielen. Beispielsweise kann man gegen Ende der Einspritzung komprimiertes Gemisch durch die Überströmleitung in den Zylinder schieben. Damit ergibt sich zum Schluß des Ansaughubes im oberen Zylinderteil eine sehr zündwillige, kraftstoffreiche Schicht, die zuerst gezündet wird und die dann ihrerseits die kraftstoffärmeren Schichten zündet.By choosing the position of D - E you can start or end the Injection a richer mixture can be generated. The mixture density can also be used through the overflow cross-section and thus the amount of compression gas and finally can be influenced by its point of entry into the cylinder. This can be achieve a very specific stratified charge. For example, towards the end of the Injection push the compressed mixture through the overflow line into the cylinder. This results in a very ignitable, fuel-rich layer, which is ignited first and which in turn is the less fuel-intensive one Layers ignite.

Ist die Einspritzdüse 39, 40 (gestrichelt gezeichnet in Fig. 3) im Brennraum bzw. Zylinderraum 38, 41 angebracht, so ist zweckmäßig ein Absperrorgan 42, 43 in die jeweilige Überströmleitung 34, 44 einzubauen, das von der Maschine so gesteuert wird, daß es eine Verbindung nur zwischen dem Kompressionshub und Ansaughub der betreffenden Zylinder freigibt, im übrigen jedoch diese Verbindung unterbricht.Is the injection nozzle 39, 40 (shown in dashed lines in Fig. 3) in the Combustion chamber or cylinder chamber 38, 41 attached, a shut-off device is expedient 42, 43 to be installed in the respective overflow line 34, 44 from the machine is controlled so that there is a connection only between the compression stroke and intake stroke the cylinder in question releases, but otherwise interrupts this connection.

Claims

Claims 1. A method for fuel preparation in multi-cylinder injection internal combustion engines by means of compressed gas, characterized in that the one to be injected into one cylinder Hot fuel jet taken wholly or partially through another cylinder Pressurized gas is atomized.

2. The method according to claim 1, characterized in that a compression gas from the other cylinder to atomize the fuel jet is removed.

3. The method according to claim 2, characterized in that by Amount, overflow time and point of entry of the compression gas the mixture density is influenced in the cylinder so that a certain stratified charge results.

4th Method according to Claim 1, characterized in that for atomizing the fuel jet an expansion gas is taken from the other cylinder.

5. Procedure after a of claims 1 to 4, characterized in that by the pressurized gas of the other Cylinder atomized fuel jet is injected in the intake stroke of the assigned cylinder will.

6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that that the compressed gas from the other cylinder directly to the injection nozzle for the fuel jet to be injected is directed.

7. The method according to claim 2, 3, 5 and 6, characterized in that with a four-cylinder engine with the firing order 1-3-4-2 Compression gas from the cylinders preceding in the firing order in the intake stroke of the subsequent cylinders in the firing order to the injection nozzles is routed into the intake lines of the second-named cylinder in each case. B.

procedure according to claims 4, 5 and 6, characterized in that in the case of a four-cylinder engine with the firing order 1-3-4-2 expansion gas from cylinders preceding in the firing order in the intake stroke the one following in the firing sequence by one crankshaft revolution Cylinders to the injection nozzles in the intake lines of each of the latter Cylinder is directed.

9. According to the method according to claim 1 to 8 working Multi-cylinder injection internal combustion engine, characterized in that the cylinders of the machine in each case by means of one directly or indirectly controlled by the piston of the same Overflow line connected to an injection nozzle assigned to another cylinder is.

10. Internal combustion engine according to claim 9, characterized in that the in the overflow line branching off the cylinder wall is controlled by the upper edge of the piston will.

11. Internal combustion engine according to claim 9, characterized in that that the overflow line branching off in the cylinder wall through a control bore is controlled in the piston.

12. Internal combustion engine according to claim 9 to 11, characterized characterized in that the overflow line opens out coaxially to the injection nozzle.

13th Internal combustion engine according to claim 12, characterized in that the injection nozzle is sheathed by the overflow line.

14. Internal combustion engine according to claim 9 to 13, characterized in that the overflow line to one in the suction pipe of the associated Cylinder arranged injector leads.

15. Internal combustion engine according to claim 9 to 13, characterized in that the overflow line to one in the combustion chamber arranged injector leads.