DE102012025268A1 - Internal combustion engine for motor car, has valve seat whose front-side boundary wall comprises primary boundary wall section of shape of truncated cone surface, and is arranged in region of virtual top surface of truncated cone - Google Patents

Internal combustion engine for motor car, has valve seat whose front-side boundary wall comprises primary boundary wall section of shape of truncated cone surface, and is arranged in region of virtual top surface of truncated cone Download PDF

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Abstract

The engine has a cylindrical-shaped combustion chamber defining a combustion chamber. A valve seat (6) has inlet valve (2) and outlet valve (3). The respective valve seat is a portion of the front-side boundary wall (1) of the combustion chamber. The front-side boundary wall in the area of valve seat has a primary boundary wall section (7) of the shape of truncated cone surface in a circumferential direction of the truncated cone (10) varying with respect to surface geometry angle. The valve seat is arranged in the region of virtual top surface (9) of the truncated cone.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Brennkraftmaschine.The present invention relates to an internal combustion engine and a motor vehicle with such an internal combustion engine.

Zum Einbringen eines Kraftstoff-Luftgemisches in die Brennkammer einer Brennkraftmaschine weist die Brennkammer üblicherweise wenigstens ein Einlassventil auf. Entsprechend weist die Brennkammer auch wenigstens ein Auslassventil auf, um das beim Verbrennungsvorgang erzeugte Abgas wieder aus der Brennkammer abzuführen. Für den üblichen Fall, dass die Brennkammer im Wesentlichen in der Art eines Zylinders ausgebildet ist, können sowohl Einlass- als auch Auslassventile auf einer Stirnseite der zylindrischen Brennkammer angeordnet sein.For introducing a fuel-air mixture into the combustion chamber of an internal combustion engine, the combustion chamber usually has at least one inlet valve. Accordingly, the combustion chamber also has at least one exhaust valve in order to remove the exhaust gas produced during the combustion process again from the combustion chamber. For the usual case that the combustion chamber is formed substantially in the manner of a cylinder, both inlet and outlet valves may be disposed on an end face of the cylindrical combustion chamber.

Bei der Optimierung einer Brennkraftmaschine hinsichtlich wichtiger Kenngrößen wie z. B. Kraftstoffverbrauch, Antriebsleistung und Klopfneigung der Brennkraftmaschine ist die geometrische Form der Brennkammer von wesentlicher Bedeutung. Insbesondere die Geometrie der Stirnseite einer üblicherweise zylindrisch aufgebauten Brennkammer, in welcher Ein- und Auslassventile angeordnet sind, kann einen entscheidenden Einfluss auf diese Kenngrößen der Brennkraftmaschine haben.In the optimization of an internal combustion engine with regard to important parameters such. As fuel consumption, drive power and knock tendency of the internal combustion engine, the geometric shape of the combustion chamber is essential. In particular, the geometry of the end face of a usually cylindrical combustion chamber, in which intake and exhaust valves are arranged, can have a decisive influence on these characteristics of the internal combustion engine.

Die Brennkammern von herkömmlichen Brennkraftmaschinen weisen häufig eine stirnseitige Begrenzungswand mit einer dachförmigen Oberflächenkontur auf, wobei in der stirnseitige Begrenzungswand an geeigneten Positionen Ventilsitze zur Aufnahme der Einlass- bzw. Auslassventile vorgesehen sind.The combustion chambers of conventional internal combustion engines often have an end boundary wall with a roof-shaped surface contour, wherein valve seats for receiving the inlet or outlet valves are provided in the end boundary wall at suitable positions.

Die optimale geometrische Ausgestaltung der Brennkammer und insbesondere der die Ein- und Auslassventile enthaltenden stirnseitigen Begrenzungswand erfordert bei der Motorentwicklung im Zusammenhang mit dem Design der Brennkammer eine komplexe und somit aufwändige Simulation bzw. Modellierung der Verbrennungsvorgänge in der Brennkraftmaschine. Ein wichtiger Faktor bei einer derartigen Simulation ist dabei die vorangehend erläuterte Modellierung der Geometrie der Brennkammer. Moderne Modellierungs- und Simulationsverfahren erlauben eine präzise Voraussage der eingangs genannten Kenngrößen der Brennkraftmaschine wie z. B. des Kraftstoffverbrauchs, der Antriebsleistung und der Klopfneigung der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der geometrischen Ausgestaltung der Brennkammer. Dies gilt insbesondere für die die Ein- und Auslassventile enthaltende stirnseitige Begrenzungsfläche.The optimal geometric design of the combustion chamber and in particular of the intake and exhaust valves containing frontal boundary wall requires in the engine development in connection with the design of the combustion chamber, a complex and thus complex simulation or modeling of the combustion processes in the internal combustion engine. An important factor in such a simulation is the above-explained modeling of the geometry of the combustion chamber. Modern modeling and simulation methods allow a precise prediction of the aforementioned characteristics of the internal combustion engine such. As the fuel consumption, the drive power and the tendency to knock of the internal combustion engine as a function of the geometric configuration of the combustion chamber. This applies in particular to the front-side boundary surface containing the inlet and outlet valves.

Zur Optimierung der Brennkammer-Geometrie ist es häufig erforderlich, eine Vielzahl von verschiedenen Brennkammer-Geometrien der Brennkraftmaschine zu simulieren. Grundsätzlich gilt dabei, dass die von einem Computersystem bei der Simulation erforderliche Rechenzeit stark davon abhängt, wie genau, d. h. detailreich, die Oberflächen-Geometrie einer Brennkammer modelliert wird. Dabei nimmt bei der Simulation eine Brennkammer mit einer sehr detailreichen Oberflächenkontur relativ viel Rechenzeit in Anspruch, ermöglicht aber sehr genaue Simulationsergebnisse. Demgegenüber sind Simulationsergebnisse bei Verwendung einer Brennkammer mit einer sehr einfachen Oberflächen-Geometrie mit einem entsprechend größeren Fehler behaftet, können jedoch entsprechend schnell durchgeführt werden.To optimize the combustion chamber geometry, it is often necessary to simulate a variety of different combustion chamber geometries of the internal combustion engine. Basically, the computing time required by a computer system depends heavily on how exactly, ie. H. rich in detail, the surface geometry of a combustion chamber is modeled. In the simulation, a combustion chamber with a very detailed surface contour requires relatively much computing time, but allows very accurate simulation results. In contrast, simulation results using a combustion chamber with a very simple surface geometry are associated with a correspondingly larger error, but can be carried out correspondingly fast.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, bei der Modellierung von Brennkammer-Geometrien von Brennkraftmaschinen für die Simulation von Verbrennungsvorgängen in dieser Brennkammer neue Wege aufzuzeigen.The present invention addresses the problem of finding new ways of modeling combustion chamber geometries of internal combustion engines for the simulation of combustion processes in this combustion chamber.

Dieses Problem wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved by the subject matter of the independent claims. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die jeweils wenigstens ein Einlass- und ein Auslassventil aufweisende stirnseitige Begrenzungswand der Brennkammer im Bereich eines jeweiligen Ventilsitzes des Einlass- bzw. Auslassventils jeweils mit einem primären Begrenzungswand-Abschnitt auszugestalten, der hinsichtlich seiner Oberflächen-Geometrie die Form einer Kegelstumpf-Mantelfläche aufweist. Die den Ein- und Auslassventilen zugeordneten Ventilsitze sind dabei im Bereich einer virtuellen Deckfläche dieses Kegelstumpfs angeordnet ist, so dass die Kegelstumpf-Mantelfläche die Ventilsitze umgibt.The present invention is based on the general idea of each of the at least one inlet and an outlet valve having end boundary wall of the combustion chamber in the region of a respective valve seat of the inlet and outlet valves each with a primary boundary wall section to design, with respect to its surface geometry the Has the shape of a truncated cone lateral surface. The inlet and outlet valves associated valve seats are arranged in the region of a virtual top surface of this truncated cone, so that the truncated cone lateral surface surrounds the valve seats.

Erfindungsgemäß weist die Kegelstumpf-Mantelfläche einen in Umfangsrichtung des Kegelstumpfs variierenden Öffnungswinkel auf. Wesentliche Modellierungs-Parameter zur Beschreibung eines Kegelstumpfs bzw. dessen Mantelfläche sind dabei dem Fachmann bekannte Parameter wie beispielsweise die Höhe des Kegelstumpfs, ein Radius der Deckfläche des Kegelstumpfs sowie ein Winkel zwischen der Kegelachse des Kegelstumpfs und einer bestimmten Mantellinie der Kegelachse.According to the invention, the truncated cone lateral surface has an opening angle which varies in the circumferential direction of the truncated cone. Essential modeling parameters for describing a truncated cone or its lateral surface are parameters known to those skilled in the art such as the height of the truncated cone, a radius of the top surface of the truncated cone and an angle between the cone axis of the truncated cone and a certain surface line of the cone axis.

Die erfindungsgemäße Modellierung der stirnseitigen Begrenzungswand erlaubt die Modellierung komplexer Oberflächen-Geometrien unter Verwendung einer relativen geringen Anzahl Parametern zur geometrischen Definition der Oberflächen-Geometrie. Die Verwendung einer geringen Zahl von Parametern wirkt sich wiederum sehr günstig auf die Komplexität des Simulationsvorgangs bei der Simulation von Verbrennungsvorgängen in der Brennkammer unter Berücksichtigung einer bestimmten Brennkammer-Geometrie aus. Daher erlaubt die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Oberflächen-Geometrie eine effektive Simulation von Verbrennungsvorgängen mit einer Vielzahl von verschiedenen Oberflächen-Geometrien der stirnseitigen Begrenzungswand.The inventive modeling of the frontal boundary wall allows the modeling of complex surface geometries using a relatively small number of parameters for the geometric definition of the surface geometry. The use of a small number of parameters in turn has a very favorable effect on the complexity of the simulation process in the simulation of combustion processes the combustion chamber taking into account a specific combustion chamber geometry. Therefore, the inventive design of the surface geometry allows effective simulation of combustion processes with a variety of different surface geometries of the frontal boundary wall.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Kegelstumpf-Mantelfläche die Oberflächenkontur eines Kugelsegments aufweisen. Durch eine derartige gekrümmte Ausbildung der Oberflächenkontur der Kegelstumpf-Mantelfläche lässt sich eine Vielzahl von zusätzlichen Oberflächen-Geometrien parametrisieren und somit modellieren, ohne dass dazu der hierfür erforderliche Satz an Modellierung-Parametern wesentlich vergrößert werden muss.In a particularly preferred embodiment, the truncated cone lateral surface may have the surface contour of a spherical segment. By such a curved formation of the surface contour of the truncated cone lateral surface, a multiplicity of additional surface geometries can be parameterized and thus modeled, without the required set of modeling parameters having to be substantially increased for this purpose.

In einer weiterbildenden Ausführungsform kann der jeweilige primäre Begrenzungsabschnitt vom Ventilsitz weg in wenigstens einen sekundären Begrenzungsabschnitt übergehen, welcher hinsichtlich seiner Oberflächen-Geometrie die Form einer Kegelstumpfmantelfläche oder eines Kugelsegments aufweist. Dies bedeutet, dass der Bereich um den Ventilsitz erfindungsgemäß durch einen primären Begrenzungswand-Abschnitt definiert ist, der in der Art einer Kegelstumpf-Mantelfläche ausgebildet ist, dessen virtuelle Deckfläche im Bereich des jeweiligen Ventilsitzes angeordnet ist. Weiter vom Ventilsitz entfernte Abschnitte der stirnseitigen Begrenzungswand können durch den vorangehend genannten sekundären Begrenzungsabschnitt oder mehrere solcher sekundärer Begrenzungsabschnitte modelliert werden. Ein jeder dieser sekundären Begrenzungsabschnitte kann dabei analog zu den primären Begrenzungswand-Abschnitten in der Art einer Kegelstumpfmantelfläche ausgebildet sein, oder, alternativ dazu, die Oberflächenkontur eines Kugelsegments aufweisen.In a further embodiment, the respective primary limiting section can pass away from the valve seat into at least one secondary limiting section, which with respect to its surface geometry has the shape of a truncated cone lateral surface or a spherical segment. This means that the area around the valve seat is defined according to the invention by a primary boundary wall section, which is designed in the manner of a truncated cone lateral surface whose virtual cover surface is arranged in the region of the respective valve seat. Further away from the valve seat portions of the frontal boundary wall can be modeled by the aforementioned secondary boundary portion or more of such secondary boundary sections. Each of these secondary boundary sections may be formed in the manner of a truncated cone lateral surface analogous to the primary boundary wall sections, or, alternatively, have the surface contour of a spherical segment.

Für die Modellierung der Geometrie der stirnseitigen Begrenzungswand kann also der primäre Begrenzungswand-Abschnitt um einen oder mehrere sekundäre Begrenzungswand-Abschnitte erweitert werden, was eine einfache Modellierung von sehr komplexen Oberflächen-Geometrien unter Verwendung einer relativ geringen Anzahl von die Oberflächen-Geometrie beschreibenden Oberflächengeometrie-Parametern erlaubt.For the modeling of the geometry of the end boundary wall, the primary boundary wall section can therefore be extended by one or more secondary boundary wall sections, which allows a simple modeling of very complex surface geometries using a relatively small number of surface geometries describing the surface geometry. Parameters allowed.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die stirnseitige Begrenzungswand wenigstens zwei Ventilsitze mit einem jeweiligen primären Begrenzungswand-Abschnitt aufweisen. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform weist die stirnseitige Begrenzungswand wenigstens einen sekundären Begrenzungswand-Abschnitt auf, welcher in die beiden primären Begrenzungswand-Abschnitte übergeht. Dies bedeutet, dass mittels des sekundären Begrenzungswand-Abschnitts ein Übergangsbereich der stirnseitigen Begrenzungswand zwischen den beiden Ventilsitzen modelliert werden kann.In a particularly preferred embodiment, the frontal boundary wall may have at least two valve seats with a respective primary boundary wall section. According to this preferred embodiment, the end boundary wall has at least one secondary boundary wall section, which merges into the two primary boundary wall sections. This means that a transition region of the end boundary wall between the two valve seats can be modeled by means of the secondary boundary wall section.

Zweckmäßig kann die stirnseitige Begrenzungswand wenigstens zwei Ventilsitze mit jeweiligen primären Begrenzungswand-Abschnitten aufweisen. Die stirnseitige Begrenzungswand weist ferner wenigstens zwei, vorzugsweise eine Mehrzahl von sekundären Begrenzungswand-Abschnitten auf, von denen jeder entweder in einen anderen sekundären Begrenzungsraum-Abschnitt oder in einen der wenigstens zwei primären Begrenzungsraum-Abschnitte übergeht.Suitably, the end boundary wall may have at least two valve seats with respective primary boundary wall sections. The end boundary wall also has at least two, preferably a plurality of secondary boundary wall sections, each of which either merges into another secondary bounding space section or into one of the at least two primary bounding space sections.

In einer weiterbildenden Ausführungsform kann sich die stirnseitige Begrenzungswand ausschließlich aus den wenigstens zwei Ventilsitzen und primären Begrenzungswand-Abschnitten und sekundären Begrenzungswand-Abschnitten zusammensetzen. Dies bedeutet, dass zur Parametrisierung der Oberflächen-Geometrie ausschließlich die die Lage der Ventilsitze sowie eine Parametrisierung der primären und sekundären Begrenzungswand-Abschnitte erforderlich sind.In a further embodiment, the frontal boundary wall can be composed exclusively of the at least two valve seats and primary boundary wall sections and secondary boundary wall sections. This means that only the position of the valve seats as well as a parameterization of the primary and secondary boundary wall sections are required for the parameterization of the surface geometry.

Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine mit einem oder mehreren der vorhergehend genannten Merkmale sowie mit einem in der Brennkammer der Brennkraftmaschine beweglich angeordneten Kolben.The invention further relates to a motor vehicle with an internal combustion engine having one or more of the aforementioned features and with a piston arranged movably in the combustion chamber of the internal combustion engine.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematisch:In each case show schematically:

1 eine stirnseitige Begrenzungswand einer im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Brennkammer in einer Draufsicht, 1 a front boundary wall of a substantially cylindrical combustion chamber in a plan view,

2 ein Beispiel für einen als Kegelstumpf-Mantelfläche ausgebildeten primären Begrenzungswand-Abschnitt mit in Umfangsrichtung variierendem Öffnungswinkel, 2 an example of a truncated cone lateral surface formed primary boundary wall section with circumferentially varying opening angle,

3 einen Längsschnitt durch die Kegelstumpf-Mantelfläche der 2, 3 a longitudinal section through the truncated cone lateral surface of 2 .

4 einen Ausschnitt aus einer stirnseitigen Begrenzungswand, der sich aus zwei Ventilsitzen sowie mehreren primären und sekundären Befestigungsabschnitten mit Kegelstumpf-Mantelflächen zusammensetzt. 4 a section of a frontal boundary wall, which is composed of two valve seats and a plurality of primary and secondary mounting portions with truncated cone lateral surfaces.

In der 1 ist eine stirnseitige Begrenzungswand einer im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Brennkammer in einer Draufsicht von innerhalb der Brennkammer grobschematisch dargestellt und mit 1 bezeichnet. In der stirnseitigen Begrenzungswand 1 sind zwei Einlassventile 2 sowie zwei Auslassventile 3 angeordnet. Hierzu können in der stirnseitigen Begrenzungswand 1 jeweilige Einlassventil-Aufnahmeöffnungen 4 bzw. Auslassventil-Aufnahmeöffnungen 5 angeordnet sein. In jeder der Einlassventil- bzw. Auslassventil-Aufnahmeöffnungen 4, 5 ist ein jeweiliger Ventilsitz 6 zur Aufnahme des jeweiligen Einlass- bzw. Auslassventils 2, 3 vorgesehen.In the 1 is a front-side boundary wall of a substantially cylindrical combustion chamber in a plan view of roughly schematically illustrated within the combustion chamber and with 1 designated. In the frontal boundary wall 1 are two inlet valves 2 and two exhaust valves 3 arranged. For this purpose, in the frontal boundary wall 1 respective intake valve intake openings 4 or exhaust valve intake openings 5 be arranged. In each of the intake valve and exhaust valve intake ports 4 . 5 is a respective valve seat 6 for receiving the respective intake or exhaust valve 2 . 3 intended.

In der 2 ist grobschematisch ein einen Ventilsitz 6 des Einlassventils 2 oder Auslassventils 3 umgebender Bereich der stirnseitigen Begrenzungswand 1 dargestellt, der im Folgenden als primärer Begrenzungswandabschnitt 7 bezeichnet wird.In the 2 is roughly schematic a a valve seat 6 of the inlet valve 2 or exhaust valve 3 surrounding area of the frontal boundary wall 1 shown below as the primary boundary wall section 7 referred to as.

Erfindungsgemäß weist der primäre Begrenzungswand-Abschnitt 7 hinsichtlich seiner Oberflächen-Geometrie die Form einer Kegelstumpf-Mantelfläche auf. In der 2 bezeichnet das Bezugszeichen 8 die Kegelachse eines solchen Kegelstumpfs in einer Draufsicht. Die Position des Ventilsitzes 6 ist im Wesentlichen deckungsgleich oder sogar identisch mit einer virtuellen Deckelfläche 9 des Kegelstumpfs, dessen Kegelstumpf-Mantelfläche durch den primären Begrenzungswandabschnitt 7 gebildet wird.According to the invention, the primary boundary wall section 7 in terms of its surface geometry on the shape of a truncated cone lateral surface. In the 2 denotes the reference numeral 8th the cone axis of such a truncated cone in a plan view. The position of the valve seat 6 is essentially congruent or even identical to a virtual lid surface 9 of the truncated cone, the truncated cone lateral surface through the primary boundary wall section 7 is formed.

Erfindungsgemäß variiert in Umfangsrichtung U des Kegelstumpfs 10 der Öffnungswinkel φ des Kegelstumpfs 10. Der Öffnungswinkel φ ist dabei als Winkel zwischen der Kegelachse 8 und einer Mantellinie 11, die sich von der virtuellen Deckfläche 9 zu einer in der 2 durch die Kegelstumpf-Mantelfläche verdeckte Grundfläche des Kegelstumpfs erstreckt, definiert. Beispielsweise kann der Öffnungswinkel φ zwischen der in der 2 gezeigten Mantellinie 11a und der Kegelachse 8 einen Wert φa annehmen, und ein Öffnungswinkel φe zwischen der Mantellinie 11e und der Kegelachse 8 einen von φa verschiedenen Wert φe annehmen.According to the invention varies in the circumferential direction U of the truncated cone 10 the opening angle φ of the truncated cone 10 , The opening angle φ is an angle between the cone axis 8th and a generatrix 11 extending from the virtual deck area 9 to one in the 2 extends through the truncated cone lateral surface hidden base surface of the truncated cone defined. For example, the opening angle φ between that in the 2 shown generatrix 11a and the cone axis 8th assume a value φ a , and an opening angle φ e between the generating line 11e and the cone axis 8th assume a value φ e different from φ a .

Dies ist in der 3 exemplarisch für die beiden Mantellinien 11a und 11e dargestellt. Di 3 zeigt einen Längsschnitt durch die Kegelstumpf-Mantelfläche der 2.This is in the 3 exemplary for the two generatrices 11a and 11e shown. di 3 shows a longitudinal section through the truncated cone lateral surface of 2 ,

In einer Variante kann die Kegelstumpf-Mantelfläche die Oberflächenkontur eines Kugelsegments aufweisen, was der 3 exemplarisch durch die mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnete gestrichelte Linie zum Ausdruck gebracht werden soll, welche eine kugelsegmentartige Oberflächenkontur wiedergibt.In a variant, the truncated cone lateral surface may have the surface contour of a spherical segment, which is the 3 by way of example by the reference numeral 12 designated dashed line is to be expressed, which represents a spherical segment-like surface contour.

Betrachtet man nun wieder die Darstellung der 1, so erkennt man, dass ein jeweiliger Begrenzungswand-Abschnitt 7 vom Ventilsitz 6 weg in einen sekundären Begrenzungswand-Abschnitt 13 übergehen kann. Der sekundäre Begrenzungswand-Abschnitt 13 unterscheidet sich vom primären Begrenzungswand-Abschnitt 7 darin, dass er keinen Ventilsitzes 6 umgibt.Looking again at the representation of the 1 , it can be seen that a respective boundary wall section 7 from the valve seat 6 away into a secondary boundary wall section 13 can go over. The secondary boundary wall section 13 is different from the primary boundary wall section 7 in that he has no valve seat 6 surrounds.

Der sekundäre Begrenzungs-Abschnitt 13 kann analog zum primären Begrenzungswand-Abschnitt 7 ebenfalls die Oberflächen-Geometrie einer Kegelstumpf-Mantelfläche aufweisen, oder, alternativ dazu, die Oberflächen-Geometrie eines Kugelsegments aufweisen. Zur Modellierung der stirnseitigen Begrenzungswand 1 der Brennkammer kann diese aus den Ventilsitzen 6, einem dem jeweiligen Ventilsitz 6 zugeordneten primären Begrenzungswand-Abschnitt 7 sowie einem oder mehreren sekundären Begrenzungswand-Abschnitten 13 zusammengesetzt werden. Eine derart parametrisierte stirnseitige Begrenzungswand 1 erfordert nur eine relativ geringe Anzahl an Parametern zur Modellierung der Oberflächenkontur, ermöglicht aber dennoch die Modellierung relativ komplizierter Obeflächen-Geometrien, die sich aus einer Vielzahl von gekrümmten oder konisch o. ä. ausgebildeten Wandabschnitten zusammensetzt.The secondary limit section 13 can be analogous to the primary boundary wall section 7 also have the surface geometry of a truncated cone lateral surface, or, alternatively, have the surface geometry of a spherical segment. For modeling the frontal boundary wall 1 the combustion chamber can this from the valve seats 6 , a the respective valve seat 6 associated primary boundary wall section 7 and one or more secondary boundary wall sections 13 be assembled. Such a parameterized end boundary wall 1 requires only a relatively small number of parameters for modeling the surface contour, but still allows the modeling relatively complex Obeflächen-geometries, which is composed of a plurality of curved or conical o. Ä. formed wall sections.

Die Modellierung solcher komplexer Oberflächen-Geometrien durch ein solches Zusammensetzen der gesamten Oberflächen-Geometrie der stirnseitigen Begrenzungswand aus mehreren primären und sekundären Begrenzungswand-Abschnitten 7, 13 ist exemplarisch in der 4 gezeigt.The modeling of such complex surface geometries by such a composition of the entire surface geometry of the end boundary wall of several primary and secondary boundary wall sections 7 . 13 is exemplary in the 4 shown.

Die 4 zeigt exemplarisch einen dem Einlassventil 2 (der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt) zugeordneten ersten Ventilsitz 6 1 und einen dem Auslassventil 3 (ebenfalls nicht gezeigt) zugeordneten zweiten Ventilsitz 6 2.The 4 shows an example of the inlet valve 2 (For clarity, not shown) associated with the first valve seat 6 1 and one the exhaust valve 3 (also not shown) associated second valve seat 6 2 .

Der erste Ventilsitz 6 1 definiert eine Kegelstumpf-Deckfläche einer ersten Kegelstumpf-Mantelfläche 20 1. Entsprechend definiert der zweite Ventilsitz 6 2 eine Kegelstumpf-Deckfläche einer zweiten Kegelstumpf-Mantelfläche 20 2. Die beiden Kegelstumpf-Mantelflächen 20 1, 20 2 sind erfindungsgemäße primäre Begrenzungswand-Abschnitte und weisen einen im Zusammenhang mit der 3 erläuterten und in Umfangsrichtung des Kegelstumpfs variierenden Öffnungswinkel φ auf. Zwischen den beiden Kegelstumpf-Mantelflächen 20 1, 20 2 ist ein sekundärer Begrenzungswand-Abschnitt 21 vorgesehen, in welchen die erste und zweite Kegelstumpf-Mantelfläche 20 1, 20 2 übergehen. Der sekundäre Begrenzungswand-Abschnitt 21 kann die Oberflächenkontur eines Kugelsegments oder einer Kegelstumpf-Mantelfläche aufweisen.The first valve seat 6 1 defines a truncated cone top surface of a first truncated cone surface 20 1 . Accordingly, the second valve seat defines 6 2 a truncated cone top surface of a second truncated cone lateral surface 20 2 . The two truncated cone lateral surfaces 20 1 , 20 2 are inventive primary boundary wall sections and have a in connection with the 3 explained and in the circumferential direction of the truncated cone varying opening angle φ. Between the two truncated cone lateral surfaces 20 1 , 20 2 is a secondary boundary wall section 21 provided, in which the first and second truncated cone lateral surface 20 1 , 20 2 pass over. The secondary boundary wall section 21 may have the surface contour of a spherical segment or a truncated cone lateral surface.

Claims (7)

Brennkraftmaschine, – mit einer einen Brennraum definierenden und im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Brennkammer, – mit jeweils wenigstens einem einen Ventilsitz (6) aufweisenden Einlass- und Auslassventil (2, 3), wobei der jeweilige Ventilsitz (6) Teil einer stirnseitigen Begrenzungswand (1) der Brennkammer ist, – wobei die stirnseitige Begrenzungswand (1) im Bereich des jeweiligen Ventilsitzes (6) einen primären Begrenzungswand-Abschnitt (7) aufweist, der hinsichtlich seiner Oberflächen-Geometrie die Form einer Kegelstumpf-Mantelfläche mit einem in Umfangsrichtung des Kegelstumpfs (10) variierenden Öffnungswinkel (φ) aufweist, wobei der jeweilige Ventilsitz (6) im Bereich einer virtuellen Deckfläche (9) des Kegelstumpfs (10) angeordnet ist.Internal combustion engine, - with a combustion chamber defining and substantially cylindrical combustion chamber, - each with at least one a valve seat ( 6 ) inlet and outlet valve ( 2 . 3 ), wherein the respective valve seat ( 6 ) Part of a front boundary wall ( 1 ) of the combustion chamber, - wherein the front boundary wall ( 1 ) in the region of the respective valve seat ( 6 ) a primary boundary wall section ( 7 ), which in terms of its surface geometry, the shape of a truncated cone lateral surface with a circumferential direction of the truncated cone ( 10 ) has varying opening angle (φ), wherein the respective valve seat ( 6 ) in the area of a virtual cover surface ( 9 ) of the truncated cone ( 10 ) is arranged. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelstumpf-Mantelfläche die Oberflächenkontur eines Kugelsegments aufweist.Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the truncated cone lateral surface has the surface contour of a spherical segment. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige primäre Begrenzungswand-Abschnitt (7) vom Ventilsitz weg in wenigstens einen sekundären Begrenzungswand-Abschnitt (13) übergeht, welcher hinsichtlich seiner Oberflächen-Geometrie die Form einer Kegelstumpf-Mantelfläche oder eines Kugelsegments aufweist.Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the respective primary boundary wall section ( 7 ) away from the valve seat into at least one secondary boundary wall section ( 13 ), which in terms of its surface geometry has the shape of a truncated cone lateral surface or a spherical segment. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass – die stirnseitige Begrenzungswand (1) wenigstens zwei Ventilsitze (6) mit einem jeweiligen primären Begrenzungswand-Abschnitt (7) aufweist, – die stirnseitige Begrenzungswand (1) wenigstens einen sekundären Begrenzungswand-Abschnitt (13) aufweist, welcher in die beiden primären Begrenzungswand-Abschnitte (7) übergeht.Internal combustion engine according to claim 3, characterized in that - the end boundary wall ( 1 ) at least two valve seats ( 6 ) with a respective primary boundary wall section ( 7 ), - the front boundary wall ( 1 ) at least one secondary boundary wall section ( 13 ), which in the two primary boundary wall sections ( 7 ) passes over. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass – die stirnseitige Begrenzungswand (1) wenigstens zwei Ventilsitze (6) mit jeweiligen primären Begrenzungswand-Abschnitten (7) aufweist, – die stirnseitige Begrenzungswand (1) wenigstens zwei, vorzugsweise eine Mehrzahl, von sekundären Begrenzungswand-Abschnitten (13) aufweist, von denen jeder entweder in einen anderen sekundären Begrenzungsraum-Abschnitt (13) oder in einen der wenigstens zwei primären Begrenzungsraum-Abschnitte (7) übergeht.Internal combustion engine according to claim 3 or 4, characterized in that - the end boundary wall ( 1 ) at least two valve seats ( 6 ) with respective primary boundary wall sections ( 7 ), - the front boundary wall ( 1 ) at least two, preferably a plurality, of secondary boundary wall sections ( 13 ), each of which either into another secondary bounding space section ( 13 ) or in one of the at least two primary bounding space sections ( 7 ) passes over. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die stirnseitige Begrenzungswand (1) ausschließlich aus den wenigstens zwei Ventilsitzen (6) und primären Begrenzungswand-Abschnitten (7) und sekundären Begrenzungswand-Abschnitten (13) zusammensetzt.Internal combustion engine according to one of claims 3 to 5, characterized in that the end boundary wall ( 1 ) exclusively from the at least two valve seats ( 6 ) and primary boundary wall sections ( 7 ) and secondary boundary wall sections ( 13 ). Kraftfahrzeug, – mit einer Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – mit einem in der Brennkammer der Brennkraftmaschine beweglich angeordneten Kolben.Motor vehicle, With an internal combustion engine according to one of the preceding claims, - With a piston arranged movably in the combustion chamber of the internal combustion engine.
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