Claims (1)
PATENTANSPRUCH '
CLAIM '
Selbstzündende Brennkraftmaschine mit einer rotationssymmetrischen Kolbenmulde, die eine konische Seitenwandung aufweist und bei der die Eintrittsöffnung kleiner als der grösste Durchmesser der Kolbenmulde ist, bei der der Hals der Eintrittsöffnung durch einen radial nach innen vorspringenden umlaufenden Bund gebildet ist und der Übergang von der Seiten wandung auf die Innenseite des Bundes durch einen Übergangsradius gebildet ist, sowie mit einer seiten-wandbenetzend in die Kolbenmulde einspritzenden Mehrstrahleinspritzdüse, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:Self-igniting internal combustion engine with a rotationally symmetrical piston bowl which has a conical side wall and in which the inlet opening is smaller than the largest diameter of the piston bowl, in which the neck of the inlet opening is formed by a circumferential collar projecting radially inwards and the transition from the side wall to the top the inside of the collar is formed by a transition radius, and with a side wall-wetting multi-jet injection nozzle injecting into the piston bowl, characterized by the combination of the following features:
a) die Mehrstrahl-Einspritzdüse ist eine 4-Loch-Einspritz-düse ( 17), die mit einem maximal das 0,25fache des Kolbendurchmessers (14) betragenden Exzentritätsmass (22) exzentrisch zur Kolbenmulde (3) angeordnet ist und deren Kraftstoffstrahlen (18,19,20,21) in einer Ebene und annähernd mittig und am Umfang gleichmässig verteilt auf die Seitenwandung (4) auftreffen;a) The multi-jet injection nozzle is a 4-hole injection nozzle (17), which is arranged eccentrically to the piston recess (3) with an eccentricity (22) that is a maximum of 0.25 times the piston diameter (14) and whose fuel jets (18 ,19,20,21) impinge on the side wall (4) in one plane and approximately in the middle and evenly distributed around the circumference;
b) der Durchmesser (13) der Eintrittsöffnung (5) beträgt das 0,45- bis 0,5fache des Kolbendurchmessers (14) und die Höhe ( 15) der Eintrittsöffnung (5) beträgt das 0,13- bis 0,22fache der Kolbenmuldentiefe (16);b) the diameter (13) of the inlet opening (5) is 0.45 to 0.5 times the piston diameter (14) and the height (15) of the inlet opening (5) is 0.13 to 0.22 times the depth of the piston recess (16);
c) die Kolbenmuldentiefe (16) beträgt das 0,20- bis 0,25fache des Kolbendurchmessers (14);c) the piston recess depth (16) is 0.20 to 0.25 times the piston diameter (14);
d) der den Übergang von der Seitenwandung (4) auf die Innenseite (7) des Bundes (6) bildende Übergangsradius (8) bewegt sieb zwischen 3 mm bis 5 mm;d) the transition radius (8) forming the transition from the side wall (4) to the inside (7) of the collar (6) is between 3 mm and 5 mm;
e) die Seitenwandung (4) geht mit einem Übergangsradius (11) von 4 mm bis 6 mm in den Kolbenmuldenboden (12) über;e) the side wall (4) merges into the piston recess base (12) with a transition radius (11) of 4 mm to 6 mm;
f) die Eintrittsöffnung (5) geht mit einem Übergangsradius (10) von 1 mm bis 3 mm in den Kolbenboden (2) über.f) the inlet opening (5) merges into the piston head (2) with a transition radius (10) of 1 mm to 3 mm.
BESCHREIBUNGDESCRIPTION
Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstzündende Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a self-igniting internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.
Durch die DE-OS 3 115 933 ist eine selbstzündende Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art mit einer rotationssymmetrischen Kolbenmulde bekannt, die eine konische Seitenwandung aufweist und bei der Eintriffsöff-nung kleiner als der grösste Durchmesser der Kolbenmulde ist. Ferner ist eine wandbenetzend in die Kolbenmulde einspritzende, exzentrisch angeordnete 3-Loch-Einspritzdüse vorgesehen, deren Kraftstoffstrahlen etwa in einer Ebene mittig auf die Seitenwandung auftreffen. Am Hals der Eintrittsöffnung ist ein Bund angeordnet, der einem unstetigen Übergang zur Eintrittsöffnung bildet und in diesem Bereich eine Wirbelbildung hervorruft, die dem zur Eintrittsöffnung aufsteigenden, wandbenetzenden Kraftstoff entgegenwirkt und ein Heraustreten dieses Kraftstoffes aus der Kolbenmulde in einem gewissen Umfang unterbindet. Um eine Benetzung des Kolbenmuldenbodens mit noch flüssigem Kraftstoff zu vermeiden, weist diese Brennkraftmaschine zusätzlich im Übergangsbereich zwischen der Seitenwandung und dem Kolbenmuldenboden einen umlaufenden, im Querschnitt spitz vorspringenden Ringwulst auf. Die unter d) und e) sowie die im Anspruch 2 genannten Merkmale werden bei dieser Brennkraftmaschine zumindest erfüllt.DE-OS 3 115 933 discloses a self-igniting internal combustion engine of the type mentioned initially with a rotationally symmetrical piston bowl which has a conical side wall and is smaller at the inlet opening than the largest diameter of the piston bowl. Furthermore, an eccentrically arranged 3-hole injection nozzle is provided which injects into the piston recess in a wall-wetting manner, the fuel jets of which impinge on the side wall approximately in one plane in the middle. A collar is arranged on the neck of the inlet opening, which forms a discontinuous transition to the inlet opening and causes a vortex to form in this area, which counteracts the wall-wetting fuel rising to the inlet opening and to a certain extent prevents this fuel from escaping from the piston recess. In order to avoid wetting the piston bowl bottom with fuel that is still liquid, this internal combustion engine also has a circumferential annular bead projecting in a pointed cross section in the transition area between the side wall and the piston bowl bottom. The features mentioned under d) and e) and in claim 2 are at least fulfilled in this internal combustion engine.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine der gattungsgemässen Art derart auszubilden, dass der seiten-The object of the invention is to design an internal combustion engine of the generic type in such a way that the lateral
wandbenetzend in die Kolbenmulde eingespritzte Kraftstoff in optimaler Weise in der Kolbenmulde gehalten wird.fuel injected wall-wetting into the piston recess is retained in the piston recess in an optimal manner.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die gekennzeichneten Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1.
Die erfindungsgemässe Ausgestaltung der Kolbenmulde und die Verwendung einer 4-Loch-Einspritzdüse bewirkt eine optimale Luftv-^rteilung des Kraftstoffes, wodurch die Abgasemission, insbesondere der Dieselrauch und die Stickoxyde, erheblich verbessert werden. Durch den entsprechend ausgebildeten vorspringenden umlaufenden Bund wird er annähernd in eine Ebene mittig und durch die 4-Loch-Ein-spritzdüse am Umfang der Kolbenmulde gU-ichmässig verteilt eingespritzt und der an der Seitenwandujg nach oben kriechende, noch flüssige Kraftstoff festgehalten bzw. in eine etwa horizontale Ebene umgelenkt. Diese Umlenkung bewirkt einen Stau der die Wandung benetzenden Kraftstoffteilchen, so dass genügend Zeit zu einer Verwirbelung der verdampfenden Kraftstoffteile mit dem aufgrund einer Quetschströmung vorbeistreichenden Luft-Kraftstoff-Gemisch zur Verfügung steht. Die am Übergang vom Bund zur Eintrittsöffnung gebildete scharfe Kante begünstigt das Abreissen von Kraftstoffteilchen. Ausserdem wird ein der allgemeinen Strömung entgegengesetzt gerichteter Wirbel gebildet, der den an der Seitenwandung der Kolbenmulde nach oben steigenden, Wand benetzenden Kraftstoff entgegenwirkt, diesen von der Seitenwandung ablöst und in die allgemeine Strömung einfügt. Die daraus resultierende bessere Gemischbildung und Verbrennung des Kraftstoffes bewirkt neben der obengenannten Verbesserung der Abgasemission auch eine Verringerung des Kraftstoffverbrauches.The design of the piston recess according to the invention and the use of a 4-hole injection nozzle bring about an optimal air distribution of the fuel, as a result of which the exhaust gas emissions, in particular the diesel smoke and the nitrogen oxides, are significantly improved. Due to the appropriately designed, projecting, circumferential collar, it is injected approximately centrally in one plane and distributed through the 4-hole injection nozzle on the circumference of the piston recess and the still liquid fuel creeping up the side wall is retained or in a approximately horizontal plane deflected. This deflection causes the fuel particles wetting the wall to accumulate, so that there is sufficient time for the evaporating fuel particles to swirl with the air-fuel mixture passing due to a squeezing flow. The sharp edge formed at the transition from the collar to the inlet opening promotes the tearing off of fuel particles. In addition, a vortex directed in the opposite direction to the general flow is formed, which counteracts the wall-wetting fuel rising up the side wall of the piston recess, detaches it from the side wall and inserts it into the general flow. The resulting improved mixture formation and combustion of the fuel not only improves exhaust gas emissions but also reduces fuel consumption.
In der Zeichnung ist die Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt. Es zeigtIn the drawing, the invention is shown in an exemplary embodiment. It shows
Fig. 1 einen Teilschnitt durch einen Kolben nach der Linie I-I der Fig. 2 mit der Einspritzdüsenanordnung, undFig. 1 shows a partial section through a piston according to the line I-I of Fig. 2 with the injector arrangement, and
Fig. 2 den Kolben mit der Einspritzdüsenanordnung in der Draufsicht.2 shows the piston with the injection nozzle arrangement in plan view.
Ein mit 1 bezeichneter Kolben weist in seinem Kolbenboden 2 eine rotationssymmetrische Kolbenmulde 3 auf, deren Seitenwandung 4 einen Konizitätswinkel a von etwa 7° bis 15° aufweist und bei der der Durchmesser der Eintrittsöffnung 5 kleiner ist als der grösste Durchmesser der Kolbenmulde 3. Der Hals der Eintrittsöffnung 5 wird durch einen radial nach innen vorspringenden, umlaufenden Bund 6 gebildet, dessen Innenseite 7 mit der Seitenwandung 4 durch einen Übergangsradius 8 zwischen 3 mm bis 5 mm verbunden ist. Der Übergang von der Innenseite 7 des Bundes 6 auf die Eintrittsöffnung 5 erfolgt durch eine scharfe Kante 9, die Eintrittsöffnung 5 geht mit einem Übergangsradius 10 von 1 mm bis 3 mm in den Kolbenboden 2 über und die Seitenwandung 4 geht mit einem Übergangsradius 11 von 4 mm bis 6 mm in den Kolbenmuldenboden 12 über. Der Durchmesser 13 der Eintrittsöffnung 5 beträgt das 0,45-bis 0,5fache des Kolbendurchmessers 14, die Höhe 15 der Eintrittsöffnung 5 beträgt das 0,13- bis 0,22fache der Kolbenmuldentiefe 16 und die Kolbenmuldentiefe 16 beträgt das 0,20- bis 0,25fache des Kolbendurchmessers 14. Kraftstoff wird in die Kolbenmulde 3 durch eine 4-Loch-Einspritzdüse 17 eingespritzt, die um maximal das 0,25fache des Kolbendurchmessers 14 betragende Exzentrizitätsmass 22 exzentrisch zur Kolbenmulde 3 angeordnet ist und deren Kraftstoffstrahlen 18, 19,20 und 21 annähernd in einer Ebene mittig und am Umfang gleichmässig verteilt auf die Seitenwandung 4 auftreffen.A piston designated 1 has a rotationally symmetrical piston bowl 3 in its piston head 2, the side wall 4 of which has a conicity angle a of about 7° to 15° and the diameter of the inlet opening 5 is smaller than the largest diameter of the piston bowl 3. The neck The inlet opening 5 is formed by a circumferential collar 6 projecting radially inwards, the inner side 7 of which is connected to the side wall 4 by a transition radius 8 of between 3 mm and 5 mm. The transition from the inside 7 of the collar 6 to the inlet opening 5 takes place through a sharp edge 9, the inlet opening 5 merges into the piston head 2 with a transition radius 10 of 1 mm to 3 mm and the side wall 4 merges with a transition radius 11 of 4 mm to 6 mm in the piston recess base 12 over. The diameter 13 of the inlet opening 5 is 0.45 to 0.5 times the piston diameter 14, the height 15 of the inlet opening 5 is 0.13 to 0.22 times the piston bowl depth 16 and the piston bowl depth 16 is 0.20 to 0.25 times the piston diameter 14. Fuel is injected into the piston bowl 3 through a 4-hole injection nozzle 17, which is arranged eccentrically to the piston bowl 3 by a maximum of 0.25 times the piston diameter 14 eccentricity 22 and the fuel jets 18, 19,20 and 21 impinge on the side wall 4 approximately in one plane in the middle and evenly distributed around the circumference.
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3535
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BB
1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings