DE3913045A1 - Piston for IC engine - has recess in head which causes air-fuel mixture to circulate - Google Patents

Abstract

The piston (2) of an IC engine has a recess (21) formed in its crown. This recess has a generally square plan form but with one of the sides (17) being curved. The end surface (8) of the piston on the three straight sides of the recess is flat and parallel to the flat surface of the cylinder head. The piston end surface (13) on the curved side of the recess is inclined. The cylinder head (3) is so shaped that when the piston is at top dead centre there is a small clearance between the end face of the piston surrounding the recess and the cylinder head. This feature causes the air-fuel mixture to circulate and results in more efficient combustion of the fuel. USE - Mixture compressing IC engine.

Description

Die Erfindung betrifft eine gemischansaugende Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a mixture-sucking internal combustion engine the preamble of claim 1.

Eine eingangs genannte Brennkraftmaschine ist beispielsweise mit dem Gegenstand der DE- 27 51 993 bekanntgeworden. Merkmal dieser bekannten Brennkraftmaschine ist, daß im Brennraum eine rotationsförmige Strömung mit Hilfe einer Quetschspalte mit Umlenknasen und einer gegenüberliegenden Quetschspalte ausgebildet wird. Hierbei wird eine fühlbare Verbrauchsminderung - verbunden mit einer Leistungsverbesserung des Motors und einer Verbesserung der Abgaswerte - erreicht.An internal combustion engine mentioned at the outset has become known, for example, with the subject of DE-27 51 993. A feature of this known internal combustion engine is that a rotational flow is formed in the combustion chamber with the help of a pinch gap with deflection tabs and an opposite pinch gap. Connected to a performance improvement of the engine and an improvement in exhaust emissions - - Here, a sensible reduction in fuel consumption is achieved.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine weitere Leistungsverbesserung des Motors mit einer Verbesserung der Abgaswerte zu erreichen.The present invention is based on the object, another Improved performance of the engine with an improvement in exhaust emissions to reach.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangrichtung des Kolbens an die Umlenknase des Kolbens anschließenden, äußeren Flächen des Kolbens als weitere, einander gegenüberliegende Quetschspalte in Verbindung mit Abschnitten der Zylinderkopffläche ausgebildet sind, welche Quetschspalte jeweils eine im wesentlichen senkrecht zur Längsmittenlinie gerichtete Strömung erzeugen, welche das in den radial außen liegenden Bereichen der Brennkammer strömende Brennstoff-Luftgemisch der mittleren rotationsförmigen Strömung zuführen.To achieve the object, the invention is thereby characterized in that the circumferential direction of the piston to the deflection nose the outer surfaces of the piston adjoining the piston as further, opposing pinch gaps in connection with sections of the cylinder head surface are formed, which pinch gaps in each case a flow directed essentially perpendicular to the longitudinal center line generate which in the radially outer areas of the Combustion chamber flowing fuel-air mixture of the middle supply rotational flow.

Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß in einer Ebene, die senkrecht zur Ebene der rotationsförmigen Gemischströmung in der Brennkammer ist, eine zusätzliche Strömung erzeugt wird, die von den radial außen liegenden Flächen des Kolbenbodens in Richtung parallel zur Längsmittenlinie der Brennkammer gerichtet ist.An essential feature of the present invention is that in one plane,  the perpendicular to the plane of the rotational mixture flow in the Combustion chamber, an additional flow is generated by the radially outer surfaces of the piston crown in the direction parallel to Longitudinal center line of the combustion chamber is directed.

Es erfolgt hier also eine Gemisch-Konzentration etwa in der Mitte der Brennkammer, wobei das sich in den radial außen liegenden Teilen der Brennkammer befindliche Gemisch über die zusätzlichen erfindungsgemäßen Quetschspalte in Richtung zur Mitte der Brennkammer geleitet wird.So there is a mixture concentration in the middle of the Combustion chamber, which is located in the radially outer parts of the Combustion chamber mixture over the additional invention Pinch column is directed towards the center of the combustion chamber.

Diese zusätzliche Quetschspaltenströmung erbringt überraschende Vorteile und gewährleistet eine weitere wesentliche Verbrauchsminderung in Verbindung mit einer Leistungsverbesserung des Motors und einer Verbesserung der Abgaswerte.This additional nip flow has surprising advantages and ensures a further significant reduction in consumption in Coupled with a performance improvement of the engine and one Improvement of exhaust gas values.

Erfindungsgemäß wird nämlich eine gemischansaugende Brennkraftmaschine nach der vorliegenden Erfindung bevorzugt zur Verbrennung von sogenannten Magergemischen verwendet. Das bedeutet, daß aufgrund der etwa in vertikaler Ebene in der Brennkammer gebildeten rotationsförmigen Gemischströmung das von dem Einlaßventil in die Brennkammer eingeleitete Gemisch in vertikaler Ebene die besagte rotationsförmige Gemischströmung bildet und dadurch unmittelbar und konzentriert der im Bereich dieser rotationsförmigen Gemischströmung angeordneten Zündkerze zugeführt wird.According to the invention, namely, a mixture-sucking internal combustion engine according to the present invention preferred for the combustion of so-called lean mixtures used. That means that due to the rotationally formed approximately in the vertical plane in the combustion chamber Mixture flow that from the inlet valve into the combustion chamber Mixture in the vertical plane, said rotational mixture flow forms and thereby directly and concentrated in the area of this rotationally shaped mixture flow arranged spark plug is supplied.

Es erfolgt so eine schnelle Durchzündung der rotationsförmigen Gemischströmung in der Brennkammer, wobei mit Zündung der Zündkerze eine in vertikaler Ebene rotierende Flammenfront erzeugt wird.There is a rapid ignition of the rotary Mixture flow in the combustion chamber, with ignition of the spark plug rotating flame front is generated in the vertical plane.

Erfindungsgemäß wird nun seitlich in diese Flammenfront eine Strömung eingeleitet, die von den radial außen liegenden Bezirken des Brennraumes in Richtung etwa parallel zur Längsmittenlinie des Brennraumes weist. According to the invention, there is a flow laterally into this flame front initiated by the radially outer districts of the combustion chamber points in the direction approximately parallel to the longitudinal center line of the combustion chamber.  

Hierdurch werden also die in den radial außen liegenden Volumina des Brennraumes befindlichen mageren Strömungen konzentriert in die Mitte des Brennraumes geleitet, wo sie in die "rotierende Flammenfront" gelangen und dort selbst sofort durchgezündet werden.This means that the radially outer volumes of the Lean flows located in the combustion chamber are concentrated in the middle of the combustion chamber, where it enters the "rotating flame front" get there and be immediately ignited there.

Wichtig hierbei ist, daß die von den radial außen liegenden Flächen der Brennkammer in Richtung zur Mitte der Brennkammer gerichtete Strömung nicht rotiert, um die mittlere, rotierende Gemischströmung nicht zu stören.It is important that the radially outer surfaces of the Combustion chamber flow towards the center of the combustion chamber not rotated to avoid the medium rotating mixture flow to disturb.

Bei der vorliegenden Erfindung wird also allgemein Schutz dafür beansprucht, daß in eine rotationsförmige Gemischströmung, welche die Zündkerze bestreicht, seitlich Strömungen eingeleitet werden, welche das sich in den radial äußeren Bereichen der Brennkammer ansammelnde Gemisch in die rotationsförmige Gemischströmung einleitet.So in the present invention there is general protection for it claims that in a rotational mixture flow, which the Spark plug coated, flows are introduced laterally, which the mixture accumulating in the radially outer regions of the combustion chamber introduces into the rotational mixture flow.

Hierbei wird es bevorzugt, daß diese Strömung jeweils von beiden Seiten nicht konzentrisch zum Mittelpunkt der Brennkammer gerichtet ist, sondern daß von beiden Seiten (bezüglich der Längsmittenlinie durch die Brennkammer) jeweils eine parallele Strömung in Richtung zur Längsmittenlinie der Brennkammer gerichtet wird.It is preferred that this flow from both sides is not concentric to the center of the combustion chamber, but that from both sides (with respect to the longitudinal center line through the Combustion chamber) each have a parallel flow towards Longitudinal center line of the combustion chamber is directed.

Versuche des Anmelders haben nun gezeigt, daß auch die mittlere, rotierende Strömung durch besondere Gestaltung der diese Strömung erzeugende Quetschspalten optimiert werden kann.Experiments by the applicant have now shown that the middle, rotating flow through special design of this flow generating nips can be optimized.

In an sich bekannter Weise wird die mittlere rotationsförmige Strömung von zwei einander gegenüberliegenden Quetschspalten in Verbindung mit bogenförmigen Flächen der Zylinderkopfwandung und des Kolbenbodens gebildet. The mean rotational flow is in a manner known per se of two opposing pinch gaps in connection with curved surfaces of the cylinder head wall and the piston crown educated.  

Es hat sich nun gezeigt, daß es wesentlich für die Erhöhung der Klopffestigkeit ist, wenn die wirksame Quetschspaltenlänge der einen Quetschspalte dadurch reduziert ist, daß die im Kolben angeordnete Umlenknase mit einer Rundung vom Kolbenboden abgesetzt ist.It has now been shown that it is essential for increasing the Knock resistance is when the effective nip length of one Pinch gaps is reduced by the fact that the arranged in the piston Deflection nose is offset from the piston crown with a curve.

Es hat sich hierbei überraschend gezeigt, daß damit die Klopfneigung des Motors auch bei der Verbrennung magerster Gemische stark vermindert ist. Hierbei wird bevorzugt, wenn diese Quetschspaltenlänge nicht länger als 20% im Vergleich zum Gesamtdurchmesser der Brennkammer ist.It has surprisingly been found that the knock tendency of the Engine is greatly reduced even when burning leanest mixtures. It is preferred if this nip length is not longer than 20% compared to the total diameter of the combustion chamber.

Bei der dieser Quetschspalte mit verringerter Quetschspaltenlänge gegenüberliegenden Quetschspalte wird es bevorzugt, wenn diese Quetschspalte mit einer geraden Kante vom Kolbenboden abgegrenzt ist, wobei die Kante senkrecht zur Längsmittenlinie des Kolbens gerichtet ist. Im wesentlichen ergeben sich hierbei Quetschspaltenlängen der einander gegenüberliegenden Quetschspalten, die etwa gleich sind.In the case of this nip with reduced nip length opposing pinch gaps it is preferred if this Pinch gap is delimited from the piston crown with a straight edge, the edge directed perpendicular to the longitudinal center line of the piston is. Essentially, this results in pinch column lengths of opposing nips that are approximately the same.

Hierbei wird nicht nur eine Verbesserung der Klopffestigkeit erreicht, sondern durch die Ausbildung der beschriebenen geraden Kante, die senkrecht zur Längsmittenlinie des Kolbens gerichtet ist, wird der weitere Vorteil erreicht, daß in diesem Bereich eine parallel zur Längsmittenlinie strömende Quetschspaltenströmung erzeugt wird, die nicht auf den Mittelpunkt des Kolbenbodens gerichtet ist. Die vorher beschriebenen seitlichen und äußeren Quetschspalten in Verbindung mit der Quetschspalte, welche die gerade Kante aufweist, ergibt sich also in Draufsicht auf den Kolben etwa die Form eines Hufeisens für die beschriebenen Quetschspalten, dessen freie Schenkel von der bogenförmigen Quetschspalte überbrückt sind.This not only improves knock resistance, but by the formation of the straight edge described, the is directed perpendicular to the longitudinal center line of the piston, the Another advantage achieved that in this area parallel to Longitudinal centerline flowing nip flow is generated that is not directed towards the center of the piston crown. The before described lateral and outer pinch gaps in connection with the pinch gap, which has the straight edge, thus results in Top view of the piston about the shape of a horseshoe for the described nips, the free leg of the arcuate nips are bridged.

Damit werden also von drei Seiten her jeweils in sich parallel strömende, nicht-turbulente Quetschspaltenströmungen erzeugt, die in paralleler Front einerseits gegeneinander gerichtet senkrecht zur Längsmittenlinie des Kolbens und andererseits (bezüglich des Quetschspaltes mit gerader Kante) parallel zur Längsmittenlinie des Kolbens strömen.This means that they are parallel from three sides flowing, non-turbulent nip currents generated in  parallel front on the one hand directed against each other perpendicular to the Longitudinal center line of the piston and on the other hand (with respect to the Nip with straight edge) parallel to the longitudinal center line of the Pistons flow.

Damit wird erreicht, daß laminare Strömungen in der Mitte des Brennraumes stark rotierende mittlere Quetschspaltenströmung eingetragen werden, wodurch erreicht wird, daß die mittlere, rotierende Quetschspaltenströmung aufgrund der laminaren Strömung der übrigen Eintrags-Strömungen nicht in der Rotation gestört oder abgelenkt wird.This ensures that laminar flows in the middle of the Combustion chamber strongly rotating mean pinch flow entered be achieved, whereby the middle, rotating Nip flow due to the laminar flow of the others Entry currents are not disturbed or distracted in the rotation.

Es wird damit eine optimale Mischung auch magerster Brennstoff-Luftgemische im Brennraum erreicht, wobei gleichzeitig aufgrund der hier beschriebenen Formgebung der insgesamt vier verschiedenen Quetschspalten eine weitere Verringerung der Klopfneigung gegeben ist.An optimal mix will also become leaner Fuel-air mixtures reached in the combustion chamber, at the same time due to the shape of the four described here different pinches further reduce the tendency to knock given is.

Durch die hier beschriebene Formgebung der einzelnen Quetschspalten wird weiterhin ein Kolbenboden mit relativ großem Füllungsvolumen erreicht, was insgesamt zu einer relativ großvolumigen Brennkammer (außerhalb der Quetschspaltenbezirke) führt. Damit ist gewährleistet, daß die Ventile bei relativ großer Dimensionierung ausreichend Platz in der Brennkammer haben, ohne - im Störungsfall - mit den Quetschspalten zu kollidieren.Due to the shape of the individual pinch gaps described here, a piston crown with a relatively large filling volume is further achieved, which overall leads to a relatively large-volume combustion chamber (outside the pinch zone areas). This ensures that the valves are at relatively large dimensions sufficient space in the combustion chamber without - to collide with the squeezing nips - in case of failure.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.The subject matter of the present invention does not arise only from the subject of the individual claims, but also from the combination of the individual claims.

Alle in den Unterlagen - einschließlich der Zusammenfassung - offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.All information and features disclosed in the documents - including the summary - , in particular the spatial design shown in the drawings, are claimed to be essential to the invention insofar as they are new to the prior art, individually or in combination.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellende Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.In the following, the invention is based on only one Execution path illustrating drawings explained in more detail. Go here from the drawings and their description further essential to the invention Features and advantages of the invention.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 Längsschnitt durch den oberen Teil einer Kolben-Zylinder­ anordnung einer Brennkraftmaschine nach der Neuerung entsprechend der Linie I-I in Fig. 2; Figure 1 shows a longitudinal section through the upper part of a piston-cylinder arrangement of an internal combustion engine according to the innovation along the line II in Fig. 2.

Fig. 2 den Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 1 längs der Linie II-II in Fig. 1; FIG. 2 shows the section through the arrangement according to FIG. 1 along the line II-II in FIG. 1;

Fig. 3 perspektivische Seitenansicht des Kolbens nach Fig. 1 und Fig. 2 mit Darstellung der Strömungen; Fig. 3 is side perspective view of the piston of Figure 1 and Figure 2 showing the currents..;

Fig. 4 Vorderansicht des Kolbens nach Fig. 3 in Richtung des Pfeiles IV. Fig. 4 front view of the piston of FIG. 3 in the direction of arrow IV.

In einem Zylinder 1 läuft ein Kolben 2, wobei sich im Zylinderkopf 3 ein Einlaßventil 4 und ein Auslaßventil 12 befinden. Zwischen den Ventilen und der Fläche dazwischen im Zylinderkopf 3 als oberer Wand und der Kolbenoberfläche als unterer Wand wird ein Brennraum 5 ausgebildet. Der Kolben 2 weist einen wannenförmigen Kolbenboden 21 in Keilform (Keilbrennraum) auf, der an seiner linken Seite in eine Umlenknase 13 übergeht, die mit einer Rundung 17 in den Kolbenboden 21 einläuft.A piston 2 runs in a cylinder 1 , an intake valve 4 and an exhaust valve 12 being located in the cylinder head 3 . A combustion chamber 5 is formed between the valves and the area in between in the cylinder head 3 as the upper wall and the piston surface as the lower wall. The piston 2 has a trough-shaped piston crown 21 in the form of a wedge (wedge combustion chamber), which merges on its left side into a deflection nose 13 which runs into the piston crown 21 with a curve 17 .

Die Umlenknase 13 ist im Winkel zur Zylinderachse geneigt und bildet eine schräge Fläche, der ein gleichfalls schräger Abschnitt 22 am Zylinderkopf 3 gegenübersteht.The deflection nose 13 is inclined at an angle to the cylinder axis and forms an inclined surface, which is also opposed by an inclined section 22 on the cylinder head 3 .

Durch diese beiden gleichgerichteten, schrägen Flächen wird ein linker Quetschspalt 7 gebildet, aus dem in der oberen Totpunktslage des Kolbens 2 eine starke mittlere Strömung 18 in Pfeilrichtung 9 entströmt, die an der Unterseite der Ventile 4, 12 entlangströmt. Die in Pfeilrichtung 9 gerichtete Strömung 18 trifft an der gegenüberliegenden Seite der Brennkammer 5 auf eine Rundung 25 des Zylinderkopfes 3 auf, wobei im Bereich dieser Rundung 25 die Zündkerze 6 angeordnet ist.These two rectified, oblique surfaces form a left pinch gap 7 , from which a strong medium flow 18 flows in the top dead center position of the piston 2 in the direction of the arrow 9 and flows along the underside of the valves 4 , 12 . The flow 18 directed in the direction of arrow 9 strikes a rounding 25 of the cylinder head 3 on the opposite side of the combustion chamber 5 , the spark plug 6 being arranged in the region of this rounding 25 .

Die Rundung 25 geht stetig in den wannenförmig ausgebildeten Kolbenboden 21 über. Dadurch wird die in Pfeilrichtung 9 gegen die Rundung 25 gerichtete Strömung 18 umgelenkt und strömt in Pfeilrichtung 10 am Kolbenboden 21 entlang, wo die Strömung aufgrund der Rundung 17 am Kolbenboden wieder gleichsinnig in die in Pfeilrichtung 9 gerichtete Strömung 18 eingeleitet wird.The curve 25 merges continuously into the trough-shaped piston head 21 . As a result, the flow 18 directed in the direction of the arrow 9 against the rounding 25 is deflected and flows in the direction of the arrow 10 along the piston head 21 , where the flow is introduced in the same direction into the flow 18 directed in the direction of the arrow 9 due to the rounding 17 on the piston head.

Dadurch wird eine stark rotierende mittlere Strömung 18 im Brennraum 5 und dem Kolbenboden 21 erzeugt, so daß mit Zündung der Zündkerze 6 diese Strömung 18 augenblicklich durchzündet.As a result, a strongly rotating medium flow 18 is generated in the combustion chamber 5 and the piston crown 21 , so that this flow 18 ignites instantaneously when the spark plug 6 is ignited.

Erfindungsgemäß werden nun in diese mittlere, etwa in vertikaler Ebene rotierende Strömung 18 seitliche Strömungen 19, 20 eingeleitet, welche von den radial außenliegenden Teilen des Kolbens und der Brennkammer in Richtung zu der mittleren, rotierenden Strömung 18 verlaufen.According to the invention, lateral flows 19 , 20 are now introduced into this middle flow 18 , which rotates approximately in a vertical plane, and run from the radially outer parts of the piston and the combustion chamber in the direction of the middle, rotating flow 18 .

Hierzu ist gemäß Fig. 2 vorgesehen, daß im Anschluß an die Umlenknase 13 die radial außenliegenden Umfangsflächen des Kolbens 2 und die zugeordneten Flächen des Zylinderkopfes 3 als Quetschspalte 23, 24 ausgebildet sind, so daß durch die Quetschspalte 23, 24 Strömungen 19, 20 in den Pfeilrichtungen 11, 16 erzeugt werden, welche die in den radial außen liegenden Bereichen des Brennraumes 5 lagernden Gemischanteile in die mittlere, schnellrotierende Strömung 18 einleiten, wo sie durch die Strömung 18 sofort durchgezündet werden.For this purpose, Fig. 2 is provided in accordance with that following the Umlenknase 13, the radially outer peripheral surfaces of the piston 2 and the associated surfaces of the cylinder head 3 as a squish 23, 24 are formed so that through the nips 23, 24 flows 19, 20 in the arrow directions 11 , 16 are generated, which introduce the mixture components stored in the radially outer regions of the combustion chamber 5 into the middle, rapidly rotating flow 18 , where they are immediately ignited by the flow 18 .

Die beiden einander gegenüberliegenden Quetschspalten 23, 24 liegen auf gleicher Ebene erhöht über dem Kolbenboden 21. Sie werden über jeweils eine gerade Kante 32 vom Kolbenboden 21 abgesetzt, wobei die Kante 32 parallel zur Längsmittenlinie 34 verläuft.The two opposing pinch gaps 23 , 24 are elevated on the same plane above the piston head 21 . They are offset from the piston head 21 via a straight edge 32 , the edge 32 running parallel to the longitudinal center line 34 .

Dadurch wird gewährleistet, daß die äußeren, durch diese Quetschspalten 23, 24 erzeugten Strömungen 19, 20 in sich parallel in Richtung senkrecht zur Längsmittenlinie 34 strömen. Der Strömungscharakter ist eine laminare Strömung, durch welche die in diesen Bereichen lagernden Brennstoff-Luft-Anteile laminar ohne Erzeugung von Turbulenzen in den mittleren, stark rotierenden Strom 18 eingetragen werden.This ensures that the outer currents 19 , 20 generated by these pinch gaps 23 , 24 flow in parallel in the direction perpendicular to the longitudinal center line 34 . The flow character is a laminar flow, through which the fuel-air fractions stored in these areas are introduced laminarly into the middle, strongly rotating stream 18 without generating turbulence.

Durch jeweils eine Einschnürung 31 getrennt gehen diese beiden Quetschspalten 23, 24 in die senkrecht hierzu angeordnete Quetschspalte 8 über.Separated by a constriction 31 , these two pinch gaps 23 , 24 merge into the pinch gaps 8 arranged perpendicularly thereto.

Diese Quetschspalte 8 liegt auf gleicher Ebene wie die Quetschspalten 23, 24 und ist parallel zum Kolbenboden 21 gerichtet. Durch die Anbringung der Einschnürungen 31 wird eine funktionale Trennung zwischen der von dieser Quetschspalte 8 erzeugten Quetschspaltenströmung 33 und den senkrecht hierzu verlaufenden Quetschspaltenströmungen 19, 20 erreicht.This pinch gaps 8 is on the same level as the pinch gaps 23 , 24 and is directed parallel to the piston head 21 . The attachment of the constrictions 31 results in a functional separation between the squeeze column flow 33 generated by this squeeze column 8 and the squeeze column flows 19 , 20 running perpendicular thereto.

Dadurch, daß auch diese Quetschspalte 8 eine gerade Kante 35 aufweist, die sich senkrecht zur Längsmittenlinie 34 streckt, wird auch diese Strömung 33 in sich parallel als laminare Strömung ausgebildet. Because this squeeze column 8 also has a straight edge 35 which extends perpendicular to the longitudinal center line 34 , this flow 33 is also formed in parallel as a laminar flow.

Wie in den Fig. 2 und 3 angedeutet ist, wird diese von der Quetschspalte 8 erzeugte Strömung 33 sofort von der mittleren, stark rotierenden Strömung 18 in Richtung zum Kolbenboden 21 umgelenkt, so daß auf diese Weise eine Eintragung des in den radial äußeren Bereichen lagernden Brennstoff-Luftgemisches über die gesamte Breite des Kolbens hinweg in die mittlere Strömung 18 erfolgt.As indicated in FIGS. 2 and 3, this flow 33 generated by the nip 8 is immediately deflected by the medium, strongly rotating flow 18 in the direction of the piston head 21 , so that in this way an entry of the stored in the radially outer areas Fuel-air mixture takes place across the entire width of the piston in the middle flow 18 .

Wie eingangs ausgeführt, wird durch die Anbringung der beschriebenen Einschnürungen 31 eine Vermischung der Strömungen 19, 20 mit der Strömung 33 vermieden.As stated at the beginning, the attachment of the described constrictions 31 prevents the flows 19 , 20 from mixing with the flow 33 .

In Draufsicht bilden die Quetschspalten 8, 23, 24 die Form eines Hufeisens, dessen freie Schenkel von dem mittleren, linken Quetschspalt 7 überbrückt wird.In a plan view, the nips 8 , 23 , 24 form the shape of a horseshoe, the free leg of which is bridged by the middle, left nip 7 .

Wichtig hierbei ist, daß die Begrenzung dieses Quetschspaltes 7 in Richtung zum Kolbenboden 21 über eine Rundung 26 erfolgt, welche Rundung einen geringfügig größeren Radius aufweist, als es dem Radius des Kolben-Mantels entspricht.It is important here that this pinch gap 7 is delimited in the direction of the piston head 21 by means of a rounding 26 , which rounding has a slightly larger radius than corresponds to the radius of the piston jacket.

Damit wird im Bereich der Längsmittenlinie 34 eine reduzierte Quetschspaltenlänge 28 erzeugt, die wesentlich größer wäre, wenn - wie bekannt - statt der Rundung 26 eine Gerade angeordnet wäre, welche die Längsmittenlinie 34 senkrecht schneidet.In this way, in the area of the longitudinal center line 34, a reduced squeeze gap length 28 is generated, which would be significantly greater if, as is known, instead of the curve 26, a straight line would be arranged which intersects the longitudinal center line 34 perpendicularly.

Durch die Verminderung der Quetschspaltenlänge 28 im Bereich dieser Quetschspalte 7 wird die Klopffestigkeit des Motors erhöht, wobei gleichzeitig das Volumen des Kolbenboden 21 vergrößert wird wodurch gewährleistet ist, daß auch großdimensionierte Ventile 4, 12 Platz im Kolbenboden haben, ohne mit der Quetschspalte 7 zu kollidieren, die schräg aufgrund der daran ausgebildeten Umlenknase 13 über die Ebene der anderen Quetschspalten 8, 23, 24 hervorsteht.By reducing the nip length 28 in the area of this nip 7 , the knock resistance of the engine is increased, and at the same time the volume of the piston crown 21 is increased, which ensures that large-sized valves 4 , 12 have space in the piston crown without colliding with the nip 7 which protrudes obliquely due to the deflection nose 13 formed thereon over the plane of the other pinch gaps 8 , 23 , 24 .

Im Übergangsbereich zwischen der linken Quetschspalte 7 und den seitlich daran anschließenden Quetschspalten 23, 24 sind hierbei Kanten 29 ausgebildet, welche abgerundet sind und die eine Formgebung aufweisen, welche dem Außendurchmesser der in diesen Bereich hineingreifenden Ventile 4, 12 angepaßt ist.In the transition area between the left pinch gaps 7 and the pinch gaps 23 , 24 which adjoin it laterally, edges 29 are formed here which are rounded and which have a shape which is adapted to the outside diameter of the valves 4 , 12 which reach into this area.

Die Ventile 4, 12 sind also außerhalb des Bereiches des linken Quetschspaltes 7 im Brennraum angeordnet.The valves 4 , 12 are therefore arranged outside the region of the left pinch gap 7 in the combustion chamber.

Von der Quetschspalte 7 wird aufgrund der Anordnung der bogenförmigen Rundung 27 eine in radial einwärts gerichtete, parallel zur Längsmittenlinie strömende Quetschspaltenströmung 18 erreicht. Diese Quetschspalte 7 konzentriert also das Brennstoff-Luftgemisch in Richtung zur Längsmittenlinie 34, wodurch eine stark rotierende mittlere Strömung 18 erzeugt wird, in welche die anderen Strömungen in der vorher beschriebenen Weise eingetragen werden.Due to the arrangement of the arcuate curve 27, a pinch flow 18 flowing in a radially inward direction and parallel to the longitudinal center line is reached from the pinch gaps 7 . This pinch column 7 thus concentrates the fuel-air mixture in the direction of the longitudinal center line 34 , as a result of which a strongly rotating central flow 18 is generated, into which the other flows are entered in the manner described above.

Der Winkel 27 ergibt die aktive Umfangslänge dieser Quetschspalte 7 und im Vergleich zu herkömmlich bekannten Quetschspalten, welche eine Umlenknase 13 aufweisen, ist erkennbar, daß eine relativ große Umfangsfläche des Kolbens diese Quetschspalte 7 bildet.The angle 27 gives the active circumferential length of these squeeze gaps 7 and in comparison to conventionally known squeeze gaps which have a deflection nose 13 , it can be seen that a relatively large circumferential surface of the piston forms these squeeze gaps 7 .

Damit wird eine starke in Richtung zur Längsmittenlinie 34 konzentrierte Rotationsströmung 18 erzeugt.This produces a strong rotational flow 18 concentrated in the direction of the longitudinal center line 34 .

Zur weiteren Verdeutlichung sei die Gemischbildung anhand der Fig. 3 näher erläutert.For further clarification, the mixture formation is explained in more detail with reference to FIG. 3.

Man erkennt, daß durch die an der einen Seite des Kolbens 2 angeordnete Umlenknase 13 in Verbindung mit der nicht näher dargestellten oberen Zylinderkopfwand und dem wannenförmigen Kolbenboden 21 eine mittlere rotierende Strömung 18 erzeugt wird, in deren Bereich die Zündkerze 6 angeordnet ist.It can be seen that a middle rotating flow 18 , in the area of which the spark plug 6 is arranged, is generated by the deflecting nose 13 arranged on one side of the piston 2 in connection with the upper cylinder head wall (not shown) and the trough-shaped piston head 21 .

Dadurch, daß die Umfangsfläche des Kolben außerhalb der Umlenknase 13 als hufeisenförmige Quetschspalte 7, 23, 24 ausgebildet sind und mit gleichen hufeisenförmigen Bogenflächen des Zylinderkopfes 3 zusammenwirken, wird also ein umlaufender Quetschspalt außerhalb der Umlenknase 13 gebildet, durch den radial parallele, einwärts gerichtete Strömungen 19, 20, 33 erzeugt werden.Because the circumferential surface of the piston outside the deflection nose 13 is formed as a horseshoe-shaped pinch gaps 7 , 23 , 24 and cooperate with the same horseshoe-shaped arc surfaces of the cylinder head 3 , a circumferential pinch gap is formed outside the deflection nose 13 , through the radially parallel, inward-directed flows 19 , 20 , 33 are generated.

Wichtig ist, daß die Strömungen 19, 20 so in den Brennraum 5 eingeleitet werden, daß sie die rotierende mittlere Strömung 18 nicht stören.It is important that the flows 19 , 20 are introduced into the combustion chamber 5 in such a way that they do not disturb the rotating middle flow 18 .

Hierzu sind die Strömungen 19, 20 (symbolisiert durch die Pfeile 19, 20 in Fig. 3) zueinander parallel und gegeneinander gerichtet, so daß sie im Bereich der Längsmittenlinie (Linie I-I in Fig. 2) aufeinandertreffen und dort von der mittleren, rotierenden Strömung 18 erfaßt werden.For this purpose, the flows 19 , 20 (symbolized by the arrows 19 , 20 in FIG. 3) are parallel to one another and directed towards one another, so that they meet in the region of the longitudinal center line (line II in FIG. 2) and there from the middle, rotating flow 18 can be detected.

Die Fig. 4 zeigt die perspektivische Darstellung aus Fig. 3 in der Vorderansicht, wo erkennbar ist, daß die mittlere rotierende Strömung 18 oben durch die Zylinderkopfwand des Zylinderkopfes 3 und der Ventile 4, 12 begrenzt ist und unten durch den Kolbenboden 21, so daß die seitlichen Strömungen 19, 20 in den Pfeilrichtungen 11, 16 in die mittlere Strömung 18 eingeleitet werden, ohne den Strömungsverlauf dieser Strömung 18 zu stören. Fig. 4 shows the perspective view of Fig. 3 in the front view, where it can be seen that the middle rotating flow 18 is limited at the top by the cylinder head wall of the cylinder head 3 and the valves 4 , 12 and below by the piston crown 21 , so that the lateral flows 19 , 20 are introduced into the middle flow 18 in the direction of the arrows 11 , 16 without disturbing the flow course of this flow 18 .

Mit der beschriebenen Maßnahme wird also eine vollkommene Homogenisierung des Gemisches erreicht, wobei zunächst der fettere Gemischanteil durchgezündet wird und in diesen gezündeten Gemischanteil die äußeren Gemischanteile eingeführt werden und dadurch ebenfalls gut durchzünden. Hierdurch kann die Verdichtung im Vergleich zu der technischen Lehre nach der DE- 27 51 993 nochmals erhöht werden, wodurch entsprechend die Leistung steigt und der Verbrauch gesenkt wird. Dadurch ist ein einwandfreier Fahrbetrieb auch mit Magergemischen möglich, wodurch nicht nur der Verbrauch weiter gesenkt wird, sondern auch die CO-Anteile im Abgas so niedrig werden, wie es der Gesetzgeber verlangt.The measure described is therefore a perfect one Homogenization of the mixture achieved, initially the fatter Mixture component is ignited and in this ignited mixture component  the outer mixture components are introduced and therefore also good ignite. As a result, the compression can be compared to that technical teaching according to DE-27 51 993 can be increased again, whereby accordingly the performance increases and the consumption is reduced. Thereby perfect driving is also possible with lean mixtures, which not only further reduces consumption, but also that CO levels in the exhaust gas will be as low as required by law.

ZEICHNUNGS-LEGENDEDRAWING LEGEND

 1 Zylinder
 2 Kolben
 3 Zylinderkopf
 4 Einlaßventil
 5 Brennraum
 6 Zündkerze
 7 Quetschspalt
 8 Quetschspalt
 9 Pfeilrichtung
10 Pfeilrichtung
11 Pfeilrichtung
12 Auslaßventil
13 Umlenknase
14 Bogenfläche
15; 15 a äußerer Teil Brennraum 5
16 Pfeilrichtung
17 Rundung
18 Strömung (mittlere)
19 Strömung (äußere)
20 Strömung (äußere)
21 Kolbenboden
22 Abschnitt
23 Quetschspalt
24 Quetschspalt
25 Rundung
26 Rundung
27 Winkel
28 Quetschspaltenlänge
29 Kanten
30 Länge
31 Einschnürung
32 Kante
33 Strömung (äußere)
34 Längsmittenlinie
35 Kante 1 cylinder
2 pistons
3 cylinder head
4 inlet valve
5 combustion chamber
6 spark plug
7 pinch gap
8 pinch gap
9 arrow direction
10 arrow direction
11 direction of arrow
12 exhaust valve
13 deflection nose
14 arch surface
15; 15 a outer part of combustion chamber 5
16 arrow direction
17 rounding
18 flow (middle)
19 flow (outer)
20 flow (outer)
21 piston crown
22 section
23 pinch gap
24 pinch gap
25 rounding
26 rounding
27 angles
28 nip length
29 edges
30 length
31 constriction
32 edge
33 flow (outer)
34 longitudinal center line
35 edge

Claims (10)

1. Gemischansaugende Brennkraftmaschine mit einander gegenüberliegenden Quetschspalten (7, 8) zwischen Abschnitten der Zylinderkopffläche und der Kolbenoberfläche im oberen Totpunkt, mit einem im oberen Totpunkt gebildeten, wannenförmigen Brennraum (5), dessen obere Wand von den Ventilen (4, 12) und der zwischen den Ventilen liegenden Zylinderkopf­ fläche gebildet wird, wobei an der Kolbenoberfläche mindestens eine Umlenknase (13) angeordnet ist, welche eine rotationsförmige Strömung (18) im Brennraum (5) erzeugt, deren Rotationsachse quer zur Zylinder­ achse und parallel zur Längsmittenlinie (34) verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangrichtung des Kolbens (2) an die Umlenknase (13) des Kolbens (2) anschließenden, äußeren Flächen des Kolbens (2) als weitere, einander gegenüberliegende Quetschspalte (23, 24) in Verbindung mit Abschnitten der Zylinderkopffläche ausgebildet sind, welche Quetschspalte (23, 24) jeweils eine im wesentlichen senkrecht zur Längsmittenlinie (34) gerichtete Strömung (19, 20) erzeugen, welche in den radial außen liegenden Bereichen der Brennkammer strömende Brennstoff-Luftgemisch der mittleren rotationsförmigen Strömung (18) zuführen. 1. mixture-sucking internal combustion engine with opposing pinch gaps ( 7 , 8 ) between sections of the cylinder head surface and the piston surface at the top dead center, with a trough-shaped combustion chamber ( 5 ) formed in the top dead center, the top wall of the valves ( 4 , 12 ) and the surface between the valves lying cylinder head is formed, on the piston surface at least one deflector ( 13 ) is arranged, which generates a rotational flow ( 18 ) in the combustion chamber ( 5 ), the axis of rotation of which runs transversely to the cylinder axis and parallel to the longitudinal center line ( 34 ) , characterized in that the outer surfaces of the piston ( 2 ) adjoining the deflection nose ( 13 ) of the piston ( 2 ) in the circumferential direction of the piston ( 2 ) as further, opposing pinch gaps ( 23 , 24 ) in connection with sections of the cylinder head surface are formed, which squeeze gaps ( 23 , 24 ) each one essentially Generate flow ( 19 , 20 ) directed perpendicular to the longitudinal center line ( 34 ), which feeds the fuel-air mixture flowing in the radially outer regions of the combustion chamber to the central rotational flow ( 18 ). 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die von jeder äußeren Quetschspalte (23, 24) erzeugte Strömung (19, 20) laminar und nicht-turbulent in einem in sich parallelen Strömungsquerschnitt in Richtung zur Kolbenmitte (Längsmittenlinie 34) strömt, (Fig. 2).2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the flow ( 19 , 20 ) generated by each outer pinch gap ( 23 , 24 ) flows laminar and non-turbulent in a flow cross section parallel to one another in the direction of the piston center (longitudinal center line 34 ), ( Fig. 2). 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Begrenzungskanten (32), welche die äußeren, einander gegenüberliegenden Quetschspalten (23, 24) zum Kolbenboden (21) bilden parallel zur Längsmittenlinie (34) des Kolbens (2) verlaufen, (Fig. 2).3. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the boundary edges ( 32 ) which form the outer, opposing pinch gaps ( 23 , 24 ) to the piston crown ( 21 ) parallel to the longitudinal center line ( 34 ) of the piston ( 2 ), ( Fig. 2). 4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere rotationsförmige Strömung (18) in an sich bekannter Weise von zwei einander gegenüberliegenden Quetschspalten (7, 8) in Verbindung mit bogenförmigen Flächen der Zylinderkopfwandung und des Kolbenbodens (21) gebildet wird und daß die wirksame Quetschspaltenlänge (28) der einen Quetschspalte (7) dadurch reduziert ist, daß die im Kolben (2) angeordnete Umlenknase (13) mit einer Rundung (26) vom Kolbenboden (21) abgesetzt ist.4. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the average rotational flow ( 18 ) in a manner known per se from two opposing pinch gaps ( 7 , 8 ) in conjunction with arcuate surfaces of the cylinder head wall and the piston head ( 21 ) is formed and that the effective nip length ( 28 ) of the one nip ( 7 ) is reduced by the fact that the deflection nose ( 13 ) arranged in the piston ( 2 ) is offset from the piston head ( 21 ) by a curve ( 26 ). 5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der einen Quetschspalte (7) gegenüberliegenden Quetschspalte (8) mit einer geraden Kante (35) vom Kolbenboden (21) abgegrenzt ist und daß die Kante (35) senkrecht zur Längsmittenlinie (34) des Kolbens (2) gerichtet ist.5. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the one nip ( 7 ) opposite nips ( 8 ) with a straight edge ( 35 ) from the piston crown ( 21 ) is delimited and that the edge ( 35 ) perpendicular to Longitudinal center line ( 34 ) of the piston ( 2 ) is directed. 6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Quetschspalten (8, 23, 24) des Kolbens (2) in Draufsicht auf den Kolben (2) etwa die Form eines Hufeisens aufweisen, dessen freie Schenkel von der bogenförmigen Quetschspalte (7) überbrückt sind.6. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the pinch gaps ( 8 , 23 , 24 ) of the piston ( 2 ) in plan view of the piston ( 2 ) have approximately the shape of a horseshoe, the free legs of the arcuate Squeeze gaps ( 7 ) are bridged. 7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die in Draufsicht hufeisenförmigen Quetschspalten (8, 23, 24) voneinander durch Einschnürungen (31) abgegrenzt sind.7. Internal combustion engine according to claim 6, characterized in that the horseshoe-shaped squeeze columns ( 8 , 23 , 24 ) are delimited from one another by constrictions ( 31 ). 8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die von den weiteren Quetschspalten (23, 24) erzeugte Strömung (19, 20) in einer Ebene liegt mit der Strömung aus der Quetschspalte (8), welche der Umlenknase (13) am Kolben (2) gegenüberliegt.8. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the flow ( 19 , 20 ) generated by the further pinch gaps ( 23 , 24 ) lies in one plane with the flow from the pinch column ( 8 ), which the deflection nose ( 13 ) on the piston ( 2 ). 9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die von den weiteren Quetschspalten (23, 24) erzeugte Strömung (19, 20) etwa in die Mitte des Kolbenbodens (21) gerichtet ist und in einer solchen Höhe über dem Kolbenboden (21) strömt, daß die mittlere rotationsförmige Strömung (18) nicht gestört wird.9. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 8, characterized in that the flow ( 19 , 20 ) generated by the further pinch gaps ( 23 , 24 ) is directed approximately into the center of the piston head ( 21 ) and at such a height above the Piston plate ( 21 ) flows so that the average rotational flow ( 18 ) is not disturbed. 10. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die von den weiteren Quetschspalten (23, 24) erzeugte Strömung (19, 20) in einer Ebene etwa senkrecht zur Zylinderachse verläuft.10. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 9, characterized in that the flow ( 19 , 20 ) generated by the further pinch gaps ( 23 , 24 ) extends in a plane approximately perpendicular to the cylinder axis.