DE3137738C1 - Internal combustion engine with external ignition - Google Patents

Internal combustion engine with external ignition

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Dusan Dipl.-Ing. Dr. 7257 Ditzingen Gruden
Walter 7000 Stuttgart Mittermeier
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches, gemäß Vortrag A 3, FISITA 11,1966.The invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of the claim Lecture A3, FISITA 11, 1966.

Es ist bekannt (DE-OS 31 10 986), den Kraftstoffverbrauch und die Abgasemission sowie die maximale Leistung einer Brennkraftmaschine durch Beeinflussung der Konstruktionsparameter Brennraumform und Verdichtungsverhältnis und durch Beeinflussung der Betriebsparameter Luftzahl und Zündzeitpunkt zu optimieren. Zu dieser Optimierung trägt wesentlich die Anhebung der Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit innerhalb des Brennraumes bei, was mit Hilfe von bekannten Quetscheffekten erzielt wird, die insbesondere eine intensive Turbulenz im Brennraum am Ende eines Kompressionshubes erzeugen.It is known (DE-OS 31 10 986), the fuel consumption and exhaust emissions and the maximum Performance of an internal combustion engine by influencing the design parameters of the shape of the combustion chamber and the compression ratio and to optimize it by influencing the operating parameters of the air ratio and ignition timing. Increasing the flame propagation speed contributes significantly to this optimization within the combustion chamber, which is achieved with the help of known squeezing effects, in particular create intense turbulence in the combustion chamber at the end of a compression stroke.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art den Konstruktionsparameter der Brennraumform in der Weise zu beeinflussen, daß bei möglichst hoher maximaler Leistung der Brennkraftmaschine der Kraftstoffverbrauch reduziert und die Abgasemission gesenkt wird.The object of the invention is to determine the design parameters in an internal combustion engine of the generic type to influence the shape of the combustion chamber in such a way that with the highest possible maximum power Internal combustion engine fuel consumption is reduced and exhaust emissions are lowered.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches gelöst.According to the invention, this object is achieved by the features of the claim.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, daß durch die spezielle Brennraumform und die Lage der Quetschfläche im gesamten System eine beschleunigte Verbrennung der Ladung erzielt wird, was sich günstig auf den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine, den Verbrauch und auf die Abgasemission auswirkt.The main advantages achieved by the invention are that by the special The shape of the combustion chamber and the position of the squish area in the entire system result in accelerated combustion Charge is achieved, which has a beneficial effect on the efficiency of the internal combustion engine and consumption and affects exhaust emissions.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below described. It shows

F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen Zylinderkopf, einen Zylinderblock und einen Kolben einer Brennkraftmaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Bereich des Brennraumes,F i g. 1 shows a vertical section through a cylinder head, a cylinder block and a piston an internal combustion engine according to the embodiment of the invention in the area of the combustion chamber,

F i g. 2 den Kolben nach F i g. 1,F i g. 2 the piston according to FIG. 1,

F i g. 3 eine Draufsicht auf den Kolben nach F i g. 2 mit angedeutetem Ein- und Auslaßkanal, undF i g. 3 shows a plan view of the piston according to FIG. 2 with indicated inlet and outlet channels, and

Fig.4 eine Unteransicht auf den Zylinderkopf in schematischer Darstellung nach F i g. 1.4 shows a view from below of the cylinder head in schematic representation according to FIG. 1.

In dem Ausführungsbeispiel ist mit 1 ein Zylinderkopf, mit 2 ein Zylinderblock und mit 3 ein Kolben bezeichnet. Der Zylinderkopf 1 umfaßt einen mit einem Einlaßventil 4 zusammenwirkenden Einlaßkanal 5 und einen mit einem nicht gezeigten Auslaßventil zusammenwirkenden Auslaßkanal 6. Das Einlaßventil 4 sowie das Auslaßventil sind vertikal angeordnet und verlaufen achsparallel zur Zylinderachse 7.In the exemplary embodiment, 1 denotes a cylinder head, 2 denotes a cylinder block and 3 denotes a piston. The cylinder head 1 comprises an intake channel 5 cooperating with an intake valve 4 and one with an outlet valve, not shown, cooperating outlet channel 6. The inlet valve 4 and the Exhaust valves are arranged vertically and run axially parallel to the cylinder axis 7.

Der Brennraum der Brennkraftmaschine wird durch eine Mulde 9 im Kolben 3 gebildet. Diese Mulde 9 ist exzentrisch im Kolbenboden 10 angeordnet und weist eine kegelige Form mit einer ellipsenförmigen Grundfläche 11 und einer ellipsenförmigen Öffnungsfläche 12 auf. Die Mulde 9 ist mit einer Umfangsfläche 23 versehen, die zwei verschieden gekrümmte kegelige Abschnitte A und B umfaßt. Der eine Abschnitt B ist zentrisch mit dem Mittelpunkt M und der weitere Abschnitt A ist exzentrisch mit dem Mittelpunkt M\ im Kolben 3 angeordnet. Die Abschnitte A und B laufen etwa in einer parallel zur Mittellängsebene 19 des Kolbens 3 verlaufenden Längsebene 22 zusammen, in der die Mulde 9 ihre breiteste Ausdehnung hat. In dieser Ebene 22 ist das Einlaßventil 4 und das Auslaßventil nebeneinander im Zylinderkopf 1 angeordnet.The combustion chamber of the internal combustion engine is formed by a depression 9 in the piston 3. This recess 9 is arranged eccentrically in the piston head 10 and has a conical shape with an elliptical base area 11 and an elliptical opening area 12. The trough 9 is provided with a circumferential surface 23 which comprises two differently curved conical sections A and B. One section B is arranged centrically with the center point M and the further section A is arranged eccentrically with the center point M \ in the piston 3. The sections A and B converge approximately in a longitudinal plane 22 which runs parallel to the central longitudinal plane 19 of the piston 3 and in which the trough 9 has its widest extent. In this plane 22, the inlet valve 4 and the outlet valve are arranged next to one another in the cylinder head 1.

Der Brennraum weist einen Quetschbereich 18 und 18a auf, der durch einen senkrecht zur Zylinderachse 7 liegenden Teil der Stirnfläche 14 des Zylinderkopfes 1 und einen entsprechenden, ebenfalls senkrecht zur Zylinderachse 7 liegenden Teil der Kolbenbodenfläche 15 gebildet wird.The combustion chamber has a squish area 18 and 18a, which is formed by a pinch area perpendicular to the cylinder axis 7 lying part of the end face 14 of the cylinder head 1 and a corresponding, also perpendicular to Cylinder axis 7 lying part of the piston crown surface 15 is formed.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der gesamte Quetschbereich 18,18a durch eine die elliptische Öffnungsfläche 12 der Mulde 9 umgebende Fläche gebildet, die sich aus dem größeren »sichelförmigen« Bereich 18 — der einer Zündkerze 20 gegenüberliegt — und aus dem weiteren anschließenden schmalen ringförmigen Bereich 18a zusammensetzt. Dieser ringförmige Bereich 18a verläuft etwa bis zur Längsebene 19 des Kolbens 3 und geht dann in den sichelförmigen Bereich 18 über. Er ist mit seinem Zentrum der Zündkerze 20 gegenüberliegend angeordnet, wobei die Zündkerze 20 auf einer durch den Mittelpunkt M\ des exzentrischen Abschnitts A verlaufenden Achse im Zylinderkopf 1 angeordnet ist.In the present embodiment, the entire pinch area 18, 18a is formed by an area surrounding the elliptical opening area 12 of the trough 9, which is composed of the larger "sickle-shaped" area 18 - which is opposite a spark plug 20 - and the further adjoining narrow annular area 18a . This annular area 18a extends approximately up to the longitudinal plane 19 of the piston 3 and then merges into the sickle-shaped area 18. It is arranged with its center opposite the spark plug 20, the spark plug 20 being arranged in the cylinder head 1 on an axis running through the center point M \ of the eccentric section A.

Die Zündkerze ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Hälfte des Kolbens 3 zugeordnet, in der die breiteste Ausdehnung der Mulde 9 liegt und in der der zentrisch gekrümmte Abschnitt B der Umfangsfläche 23 vorgesehen ist.In the exemplary embodiment shown, the spark plug is assigned to half of the piston 3 in which the widest extent of the trough 9 lies and in which the centrally curved section B of the circumferential surface 23 is provided.

Der gesamte Quetschbereich 18 und 18a weist eine Größe von 15 bis 35% der Kolbenbodenfläche auf, wobei das Maß des Quetschspaltes 24 im oberen Totpunkt des Kolbens 0,4 bis 1,8 mm beträgt.The entire pinch area 18 and 18a has a size of 15 to 35% of the piston crown area, the dimension of the nip 24 at the top dead center of the piston is 0.4 to 1.8 mm.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

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ZEICHNUNGEN BLATT 1DRAWINGS SHEET 1

Int. Ci.3: F02 B 23/08Int. Ci. 3 : F02 B 23/08

Veröffentlichungstag: I.Juni 1983Publication date: June 1st, 1983

23 923 9

III I IIII I I

1111th

1 ι LJU 1 ι LJU

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Fremdgezündete Hubkolben-Brennkraftmaschine, mit hängenden, parallel zur Kolbenachse verlaufenden Ventilen, mit ebenem Zylinderkopf, mit einer lediglich im Kolben ausgebildeten, sich zum Zylinderkopf kegelförmig erweiternden Brennraum-Mulde, deren Öffnungsfläche in der Kolbenstirnfläche einen Quetschbereich von 15 bis 35% der Kolbenfläche mit einem Spaltmaß von 0,4 bis 1,8 mm bildet, wobei ein sichelförmiger Teil des Quetschbereiches mit einem ersten kreisbogenförmigen Rand mit einem ersten Krümmungsradius durch einen wesentlichen Teil der Brennraum-Mulde getrennt der Zündkerze gegenüberliegt und wobei ein anderer Teil des Quetschbereiches, mit zentrisch zur Kolbenachse, kreisbogenförmig ausgebildetem zweitem Rand, mit einem zweiten, dem ersten zumindest vergleichbaren Krümmungsradius im Bereich der Zündkerze vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennraum-Mulde (9) exzentrisch zur Kolbenachse (7) allseitig vom Quetschbereich (18, 18a,) umgeben ist und daß die Zündkerze (20) etwa im Mittelpunkt (M\) des Krümmungskreises (21) des ersten Randes liegt.Externally ignited reciprocating internal combustion engine, with hanging valves running parallel to the piston axis, with a flat cylinder head, with a combustion chamber cavity that is only formed in the piston and widens conically towards the cylinder head, the opening area of which in the piston face has a squish area of 15 to 35% of the piston area with a Gap size of 0.4 to 1.8 mm forms, with a sickle-shaped part of the squeeze area with a first circular arc-shaped edge with a first radius of curvature separated by a substantial part of the combustion chamber cavity opposite the spark plug and another part of the squeeze area, centered on Piston axis, circular arc-shaped second edge, with a second radius of curvature at least comparable to the first, is provided in the area of the spark plug, characterized in that the combustion chamber cavity (9) is eccentric to the piston axis (7) surrounded on all sides by the pinch area (18, 18a,) and that the spark plug (20) lies approximately in the center (M \) of the circle of curvature (21) of the first edge.
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