DE102017221527A1 - Valve Piston System of an internal combustion engine and internal combustion engine - Google Patents

Valve Piston System of an internal combustion engine and internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
DE102017221527A1
DE102017221527A1 DE102017221527.5A DE102017221527A DE102017221527A1 DE 102017221527 A1 DE102017221527 A1 DE 102017221527A1 DE 102017221527 A DE102017221527 A DE 102017221527A DE 102017221527 A1 DE102017221527 A1 DE 102017221527A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
valve
piston
gas exchange
angle
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102017221527.5A
Other languages
German (de)
Inventor
Marcel Morgenstern
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN Energy Solutions SE
Original Assignee
MAN Energy Solutions SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAN Energy Solutions SE filed Critical MAN Energy Solutions SE
Priority to DE102017221527.5A priority Critical patent/DE102017221527A1/en
Priority to KR1020180142413A priority patent/KR102512199B1/en
Priority to FI20185984A priority patent/FI130504B/en
Priority to JP2018223417A priority patent/JP7248413B2/en
Priority to CN201811456640.8A priority patent/CN109973239B/en
Publication of DE102017221527A1 publication Critical patent/DE102017221527A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/20Shapes or constructions of valve members, not provided for in preceding subgroups of this group
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/02Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
    • F02B23/06Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
    • F02B23/0696W-piston bowl, i.e. the combustion space having a central projection pointing towards the cylinder head and the surrounding wall being inclined towards the cylinder wall
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/02Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
    • F02B23/06Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/28Other pistons with specially-shaped head
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

Ventil-Kolben-System (20) eines Zylinders einer Brennkraftmaschine, mit einem auf- und ab bewegbar geführten Kolben (26), mit mindestens einem einlassseitigen Gaswechselventil (21) und mindestens einem auslassseitigen Gaswechselventil (22), wobei der Kolben (26) an einem den Gaswechselventilen (21, 22) zugewandten Ende eine mittige Kolbenmulde (27) und den Gaswechselventilen (21, 22) zugewandte, seitliche Ventiltaschen (28) aufweist, die in die mittige Kolbenmulde (27) übergehen, und wobei die jeweilige Ventiltasche (28) derart tellerabschnittartig oder trichterabschnittartig ausgebildet ist, dass eine dem jeweiligen Gaswechselventil (21, 22) zugewandte Fläche (29) derselben gegenüber einer Senkrechten (30) zur Axialrichtung des Kolbens (26) oder einer Senkrechten (30) zur Axialrichtung (25) eines Ventilkörpers (24) des jeweiligen Gaswechselventils (21, 22) geneigt ist.

Figure DE102017221527A1_0000
Valve piston system (20) of a cylinder of an internal combustion engine, with an up and down movably guided piston (26), with at least one inlet side gas exchange valve (21) and at least one outlet side gas exchange valve (22), wherein the piston (26) an end facing the gas exchange valves (21, 22) a central piston recess (27) and the gas exchange valves (21, 22) facing, lateral valve pockets (28) which pass into the central piston recess (27), and wherein the respective valve pocket (28 ) such a plate portion-like or funnel portion-like is formed, that the respective gas exchange valve (21, 22) facing surface (29) thereof relative to a vertical (30) to the axial direction of the piston (26) or a vertical (30) to the axial direction (25) of a valve body (24) of the respective gas exchange valve (21, 22) is inclined.
Figure DE102017221527A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil-Kolben-System einer Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmaschine.The invention relates to a valve-piston system of an internal combustion engine and an internal combustion engine.

Brennkraftmaschinen verfügen typischerweise über mehrere Zylinder. Jeder Zylinder einer Brennkraftmaschine verfügt über einen Kolben, der in einer Zylinderlaufbuchse des jeweiligen Zylinders auf und ab bewegbar geführt ist. Darüber hinaus verfügt jeder Zylinder einer Brennkraftmaschine über mindestens ein einlassseitiges Gaswechselventil für zumindest Ladeluft und mindestens ein auslassseitiges Gaswechselventil für Abgas. Dann, wenn die Brennkraftmaschine als Gasmotor ausgeführt ist, wird über das oder jedes einlassseitige Gaswechselventil nicht nur Ladeluft, sondern auch gasförmiger Kraftstoff in Form eines Gas-Luft-Gemischs zur Verbrennung dem jeweiligen Zylinder zugeführt. Dann, wenn die Brennkraftmaschine als Dieselbrennkraftmaschine ausgeführt ist, verfügt jeder Zylinder über mindestens einen Injektor, über welchen der Kraftstoff dem Zylinder zugeführt werden kann.Internal combustion engines typically have several cylinders. Each cylinder of an internal combustion engine has a piston which is guided in a cylinder liner of the respective cylinder movable up and down. In addition, each cylinder of an internal combustion engine has at least one inlet-side gas exchange valve for at least charge air and at least one outlet-side gas exchange valve for exhaust gas. Then, when the internal combustion engine is designed as a gas engine, not only charge air, but also gaseous fuel in the form of a gas-air mixture for combustion is supplied to the respective cylinder via the or each inlet side gas exchange valve. Then, when the internal combustion engine is designed as a diesel engine, each cylinder has at least one injector, via which the fuel can be supplied to the cylinder.

Aus der Praxis ist es bekannt, dass ein Kolben eines Zylinders einer Brennkraftmaschine an einer den Gaswechselventilen zugewandten Fläche bzw. an einem den Gaswechselventilen zugewandten Ende über eine mittige Kolbenmulde verfügt. Weiterhin ist es bekannt, dass an diesem Ende des Kolbens den Gaswechselventilen zugewandte Ventiltaschen ausgebildet sind, wobei über solche Ventiltaschen eine Kollision zwischen den Kolben und Ventilkörpern der Gaswechselventile im Betrieb der Brennkraftmaschine vermieden werden kann.From practice it is known that a piston of a cylinder of an internal combustion engine has a central piston recess on a surface facing the gas exchange valves or on an end facing the gas exchange valves. Furthermore, it is known that the gas exchange valves facing valve pockets are formed at this end of the piston, with such valve pockets, a collision between the piston and valve bodies of the gas exchange valves during operation of the internal combustion engine can be avoided.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Ventil-Kolben-System einer Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Ventil-Kolben-System zu schaffen.Proceeding from this, the present invention has the object to provide a novel valve-piston system of an internal combustion engine and an internal combustion engine with such a valve-piston system.

Diese Aufgabe wird durch ein Ventil-Kolben-System einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist die jeweilige Ventiltasche derart tellerabschnittartig oder trichterabschnittartig ausgebildet, dass eine dem jeweiligen Gaswechselventil zugewandte Fläche derselben gegenüber einer Senkrechten zur Axialrichtung des Kolbens oder einer Senkrechten zur Axialrichtung eines Ventilkörpers des jeweiligen Gaswechselventils geneigt ist. Bedingt dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Ventil-Kolben-System die Ventiltaschen tellerabschnittartig oder trichterabschnittartig ausgebildet sind, wird die Ausbildung sogenannter Hotspots im Übergangsbereich zwischen den Ventiltaschen und der Kolbenmulde vermieden. Ferner entstehen bei der Verbrennung weniger Verwirbelungen, sodass insgesamt die Verbrennung des Kraftstoffs effektiver und demnach mit höherem Wirkungsgrad erfolgen kann.This object is achieved by a valve-piston system of an internal combustion engine according to claim 1. According to the invention, the respective valve pocket is formed in the manner of a plate section or funnel section, such that a surface thereof facing the respective gas exchange valve is inclined relative to a perpendicular to the axial direction of the piston or perpendicular to the axial direction of a valve body of the respective gas exchange valve. Due to the fact that in the valve-piston system according to the invention, the valve pockets are formed like a plate section or funnel section, the formation of so-called hotspots in the transition region between the valve pockets and the piston recess is avoided. Furthermore, less turbulence occurs during combustion, so that overall the combustion of the fuel can take place more effectively and therefore with higher efficiency.

Vorzugsweise ist die dem jeweiligen Gaswechselventil zugewandte Fläche der jeweiligen Ventiltasche in Richtung auf die Kolbenmulde geneigt. Dies ist zur Reduzierung bzw. Vermeidung von Hotspots sowie zur Reduzierung von Verwirbelungen besonders bevorzugt.Preferably, the respective gas exchange valve facing surface of the respective valve pocket is inclined in the direction of the piston recess. This is particularly preferred for reducing or avoiding hotspots and for reducing turbulences.

Nach einer Weiterbildung ist ein Ventilkörper des jeweiligen Gaswechselventils derart kegelabschnittartig oder kegelstumpfabschnittartig ausgebildet, dass eine der jeweiligen Ventiltasche zugewandte Fläche desselben gegenüber der Senkrechten zur Axialrichtung des Ventilkörpers geneigt ist. Vorzugsweise ist die der jeweiligen Ventiltasche zugewandte Fläche des jeweiligen Ventilkörpers von der Kolbenmulde weg geneigt. Auch dies ist zur Vermeidung von Hotspots sowie zur Reduzierung von Verwirbelungen bevorzugt. Weiterhin wird ein Sicherheitsabstand zwischen den Ventilkörpern der Gaswechselventile und dem Kolben bei minimalem Bauraum eingehalten.According to a development, a valve body of the respective gas exchange valve is formed in such a cone-like or frusto-conical section that one of the respective valve pocket facing surface thereof is inclined relative to the perpendicular to the axial direction of the valve body. Preferably, the surface of the respective valve body facing the respective valve pocket is inclined away from the piston recess. Again, this is preferred to avoid hotspots and to reduce turbulence. Furthermore, a safety distance between the valve bodies of the gas exchange valves and the piston is maintained with minimal space.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die dem jeweiligen Gaswechselventil zugewandte Fläche der jeweiligen Ventiltasche mit einem ersten Winkel geneigt, wobei die der jeweiligen Ventiltasche zugewandte Fläche des jeweiligen Ventilkörpers mit einem zweiten Winkel geneigt ist. Vorzugsweise sind der erste Winkel und der zweiten Winkel gleich groß, sodass die geneigten Flächen parallel zueinander verlaufen. Alternativ ist der zweite Winkel größer als der erste Winkel. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist zur Reduzierung bzw. Vermeidung von Hotspots sowie zur Reduzierung von Verwirbelungen im Brennraum des Zylinders unter Gewährleistung eines Sicherheitsabstands zwischen den Ventilkörpern der Gaswechselventile und dem Kolben bei minimalem Bauraum bevorzugt.According to a development of the invention, the respective gas exchange valve facing surface of the respective valve pocket is inclined at a first angle, wherein the respective valve pocket facing surface of the respective valve body is inclined at a second angle. Preferably, the first angle and the second angle are equal, so that the inclined surfaces are parallel to each other. Alternatively, the second angle is greater than the first angle. This embodiment of the invention is preferred for reducing or avoiding hotspots and for reducing turbulence in the combustion chamber of the cylinder while ensuring a safety distance between the valve bodies of the gas exchange valves and the piston with minimal space.

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ist in Anspruch 10 definiert.The internal combustion engine according to the invention is defined in claim 10.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description below.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

  • 1 eine Draufsicht auf einen Zylinder einer Brennkraftmaschine;
  • 2 einen Ausschnitt aus einem aus der Praxis bekannten Ventil-Kolben-System einer Brennkraftmaschine;
  • 3 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Ventil-Kolben-System einer Brennkraftmaschine.
Embodiments of the invention will be described, without being limited thereto, with reference to the drawings. Showing:
  • 1 a plan view of a cylinder of an internal combustion engine;
  • 2 a section of a known from practice valve-piston system of an internal combustion engine;
  • 3 a section of a valve-piston system according to the invention of an internal combustion engine.

Die Erfindung betrifft ein Ventil-Kolben-System einer Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmaschine.The invention relates to a valve-piston system of an internal combustion engine and an internal combustion engine.

1 zeigt eine stark schematisierte Draufsicht auf einen Zylinder einer Brennkraftmaschine. Der Zylinder 10 der 1 verfügt im gezeigten Ausführungsbeispiel über mehrere einlassseitige Gaswechselventile 11 sowie mehrere auslassseitige Gaswechselventile 12. So sind in 1 zwei einlassseitige Gaswechselventile 11 gezeigt, über die zumindest Ladeluft in einen Brennraum des Zylinders 10 eingebracht werden kann. In 1 wird Kraftstoff in den Brennraum des jeweiligen Zylinders über einen Injektor 13 eingebracht, über den flüssiger Kraftstoff, wie zum Beispiel Diesel, Schweröl oder Rückstandsöl, in den Brennraum des jeweiligen Zylinders eingespritzt werden kann. Bei der Verbrennung des Kraftstoffs entstehendes Abgas kann über die auslassseitigen Gaswechselventile 12 vom Brennraum abgeführt werden. 1 shows a highly schematic plan view of a cylinder of an internal combustion engine. The cylinder 10 the 1 has in the embodiment shown several inlet-side gas exchange valves 11 as well as several outlet-side gas exchange valves 12 , So are in 1 two inlet-side gas exchange valves 11 shown over the at least charge air into a combustion chamber of the cylinder 10 can be introduced. In 1 Fuel is injected into the combustion chamber of each cylinder via an injector 13 introduced via the liquid fuel, such as diesel, heavy oil or residual oil, can be injected into the combustion chamber of the respective cylinder. Exhaust gas produced during the combustion of the fuel can be discharged via the outlet-side gas exchange valves 12 be removed from the combustion chamber.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung bei Brennkraftmaschinen geschränkt ist, in denen ein flüssiger Kraftstoff, wie Diesel, Schweröl oder Rückstandsöl, verbrannt wird. Vielmehr kann die Erfindung auch bei Gasmotoren zum Einsatz kommen, bei welchen ein gasförmiger Kraftstoff verbrannt wird, wobei bei derartigen Gasmotoren ein Gemisch aus Ladeluft und gasförmigem Kraftstoff in den Brennraum des Zylinders über die einlassseitigen Gaswechselventile 11 eingebracht wird. Ferner kann die Erfindung bei Dual-Fuel-Motoren genutzt werden.It should be noted at this point that the invention is not limited to use in internal combustion engines in which a liquid fuel, such as diesel, heavy oil or residual oil, is burned. Rather, the invention can also be used in gas engines, in which a gaseous fuel is burned, wherein in such gas engines, a mixture of charge air and gaseous fuel into the combustion chamber of the cylinder via the inlet side gas exchange valves 11 is introduced. Furthermore, the invention can be used in dual-fuel engines.

2 zeigt einen ausschnittsweisen Querschnitt durch einen Zylinder 10 einer Brennkraftmaschine, wobei die in 2 gezeigten Details der Praxis bzw. dem Stand der Technik entsprechen. So zeigt 2 vom gezeigten Gaswechselventil 11 bzw. 12 einen Ventilkörper 14, der in Richtung seiner Axialrichtung 15 im Betrieb auf und ab bewegbar ist, um das jeweilige Gaswechselventil 11 bzw. 12 zu öffnen oder zu schließen. Ferner zeigt 2 einen Ventilkolben 16, der in einer nicht gezeigten Laufbuchse des Zylinders auf und ab bewegbar geführt ist, und zwar in Richtung einer Axialrichtung des Kolbens 10, die typischerweise parallel zur Axialrichtung 15 des Ventilkörpers 14 des jeweiligen Gaswechselventils 11, 12 verläuft. 2 shows a partial cross section through a cylinder 10 an internal combustion engine, wherein the in 2 correspond to details of the practice or the prior art. So shows 2 from the gas exchange valve shown 11 or. 12 a valve body 14 moving in the direction of its axial direction 15 is movable up and down in operation to the respective gas exchange valve 11 or. 12 to open or close. Further shows 2 a valve piston 16 which is guided in a cylinder sleeve, not shown, movable up and down, in the direction of an axial direction of the piston 10 that are typically parallel to the axial direction 15 of the valve body 14 of the respective gas exchange valve 11 . 12 runs.

Wie 2 entnommen werden kann, ist es aus der Praxis bereits bekannt, dass der Kolben 16 an einem den Gaswechselventilen 11, 12 zugewandten Ende eine mittige Kolbenmulde 17 aufweist. Ferner zeigt 2 an diesem Ende des Kolbens 16 eine Ventiltasche 18, die dem jeweiligen Ventilkörper 14 des jeweiligen Gaswechselventils 11 bzw. 12 zugewandt ist, wobei über die jeweilige Ventiltasche 18 im Betrieb ein Mindestabstand zwischen dem Kolben 16 und dem Ventilkörper 14 des jeweiligen Gaswechselventils 11, 12 bereitgestellt wird, um im Betrieb eine Kollision zwischen dem Kolben 16 des jeweiligen Zylinders und dem jeweiligen Ventilkörper 14 des jeweiligen Gaswechselventils 11 bzw. 12 des jeweiligen Zylinders 10 zu vermeiden.As 2 can be taken, it is already known from practice that the piston 16 at one of the gas exchange valves 11 . 12 facing the end of a central piston recess 17 having. Further shows 2 at this end of the piston 16 a valve bag 18 that the respective valve body 14 of the respective gas exchange valve 11 or. 12 facing, wherein over the respective valve pocket 18 During operation, a minimum distance between the piston 16 and the valve body 14 of the respective gas exchange valve 11 . 12 is provided to in operation a collision between the piston 16 of the respective cylinder and the respective valve body 14 of the respective gas exchange valve 11 or. 12 of the respective cylinder 10 to avoid.

3 zeigt einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Ventil-Kolben-System 20 eines Zylinders 23 einer Brennkraftmaschine, nämlich im Bereich eines Ventilkörpers 24 eines einlassseitigen bzw. auslassseitigen Gaswechselventils 21 bzw. 22 und eines Kolbens 26. Im Betrieb ist der Ventilkörper 24 in Richtung seiner Axialrichtung 25 bewegbar, um das jeweilige Gaswechselventil 21 bzw. 22 zu öffnen bzw. zu schließen. Der Kolben 26 des Zylinders 23 ist in Richtung seiner Axialrichtung (nicht gezeigt) in einer nicht gezeigten Laufbuchse des Zylinders 23 auf und ab bewegbar geführt, wobei die Axialrichtung des Kolbens 26 typischerweise parallel zur Axialrichtung 25 des jeweiligen Ventilkörpers 24 des jeweiligen Gaswechselventils 21 bzw. 22 verläuft. 3 shows a section of a valve-piston system according to the invention 20 a cylinder 23 an internal combustion engine, namely in the region of a valve body 24 an inlet-side or outlet-side gas exchange valve 21 or. 22 and a piston 26 , In operation, the valve body 24 in the direction of its axial direction 25 movable to the respective gas exchange valve 21 or. 22 to open or close. The piston 26 of the cylinder 23 is in the direction of its axial direction (not shown) in a cylinder liner, not shown 23 guided up and down movable, wherein the axial direction of the piston 26 typically parallel to the axial direction 25 of the respective valve body 24 of the respective gas exchange valve 21 or. 22 runs.

An einem den Gaswechselventilen 21, 22 zugewandten Ende weist der Kolben 26 eine Kolbenmulde 27 auf, die mittig an dem den Gaswechselventilen 21, 22 zugewandten Ende des Kolbens 26 ausgebildet ist.At one of the gas exchange valves 21 . 22 facing the end, the piston 26 a piston recess 27 on, the middle of the gas exchange valves 21 . 22 facing the end of the piston 26 is trained.

Ferner weist der Kolben 26 des jeweiligen Zylinders 23 an diesem den Gaswechselventilen 21, 22 zugewandten Ende Ventiltaschen 28 auf, die mit den Gaswechselventilen 21, 22 zusammenwirken. Diese Ventiltaschen 28 gehen in die mittlere Kolbenmulde 27 über.Furthermore, the piston has 26 of the respective cylinder 23 at this the gas exchange valves 21 . 22 facing end valve pockets 28 on that with the gas exchange valves 21 . 22 interact. These valve bags 28 go into the middle piston recess 27 over.

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung ist die jeweilige Ventiltasche 28 tellerabschnittartig oder trichterabschnittartig ausgebildet, nämlich derart, dass eine dem jeweiligen Gaswechselventil 21, 22, nämlich dem Ventilkörper 24 des jeweiligen Gaswechselventils 21, 22, zugewandte Fläche 29 der jeweiligen Ventiltasche 28 gegenüber einer Senkrechten 30 zur Axialrichtung des Kolbens 26 bzw. zur Axialrichtung 25 des Ventilkörpers 24 des jeweiligen Gaswechselventils 21, 22 geneigt ist, und zwar in Richtung auf die Kolbenmulde 27 des Kolbens 26 mit einem ersten Winkel α.For the purposes of the present invention, the respective valve pocket 28 formed like a plate portion or funnel portion, namely such that one of the respective gas exchange valve 21 . 22 namely, the valve body 24 of the respective gas exchange valve 21 . 22 , facing surface 29 the respective valve bag 28 opposite a vertical 30 to the axial direction of the piston 26 or to the axial direction 25 of the valve body 24 of the respective gas exchange valve 21 . 22 is inclined, in the direction of the piston recess 27 of the piston 26 with a first angle α.

Durch diese Ausgestaltung wird die Ausbildung sogenannter Hotspots insbesondere im Bereich der Ventiltaschen 28, insbesondere im Bereich einer Übergangskante 31 zwischen der jeweiligen Ventiltasche 28 und der Kolbenmulde 27, vermieden, weiterhin werden Verwirbelungen reduziert, welche die Verbrennung des Kraftstoffs im Brennraum des Zylinders 23 beeinträchtigen. Die Ventiltaschen 28 gehen harmonisch in die Kolbenmulde 27 über.With this configuration, the formation of so-called hotspots, in particular in the area of the valve pockets 28 , in particular in the region of a transitional edge 31 between the respective valve bag 28 and the piston recess 27 , further avoids turbulence, which is the combustion of the fuel in the combustion chamber of the cylinder 23 affect. The valve pockets 28 go harmoniously into the piston recess 27 over.

Der Ventilkörper 24 ist derart kegelabschnittartig oder kegelstumpfartig an einem dem Kolben 26 zugewandten Ende ausgebildet, dass eine der jeweiligen Ventiltasche 28 zugewandte Fläche 32 gegenüber einer Senkrechten 33 zur Axialrichtung 25 des jeweiligen Ventilkörpers 24 mit einem zweiten Winkel β geneigt ist, und zwar derart, dass die der jeweiligen Ventiltasche 28 zugewandte Fläche 32 des jeweiligen Ventilkörpers 24 vom Kolben 26 bzw. von der Kolbenmulde 27 bzw. von der jeweiligen Ventiltasche 28 weg geneigt ist.The valve body 24 is so cone-like or frustoconical on a piston 26 formed facing the end that one of the respective valve pocket 28 facing surface 32 opposite a vertical 33 to the axial direction 25 of the respective valve body 24 with a second angle β is inclined, in such a way that the respective valve pocket 28 facing surface 32 of the respective valve body 24 from the piston 26 or from the piston recess 27 or from the respective valve pocket 28 is inclined away.

Wie ausgeführt, ist die dem jeweiligen Gaswechselventil bzw. dem jeweiligen Ventilkörper 24 des jeweiligen Gaswechselventils 21, 22 zugewandte Fläche 29 der jeweiligen Ventiltasche 28 mit dem ersten Winkel α geneigt, wobei die der jeweiligen Ventiltasche 28 zugewandte Fläche 32 des jeweiligen Ventilkörpers 24 des jeweiligen Gaswechselventils 21, 22 mit dem zweiten Winkel β geneigt ist. Vorzugsweise sind der ersten Winkel α und der zweite Winkel β gleich groß, sodass die geneigten Flächen 29, 32 parallel zueinander verlaufen.As stated, that is the respective gas exchange valve or the respective valve body 24 of the respective gas exchange valve 21 . 22 facing surface 29 the respective valve bag 28 inclined at the first angle α, wherein the respective valve pocket 28 facing surface 32 of the respective valve body 24 of the respective gas exchange valve 21 . 22 with the second angle β is inclined. Preferably, the first angle α and the second angle β the same size, so that the inclined surfaces 29 . 32 parallel to each other.

Alternativ ist es auch möglich, dass der erste Winkel α und der zweite Winkel β unterschiedlich groß sind, sodass dann die geneigten Flächen 29, 32 nicht parallel zueinander verlaufen, insbesondere ist in diesem Fall der erste Winkel α kleiner als der zweite Winkel β bzw. der zweite Winkel β ist größer als der erste Winkel α wobei sich dann virtuelle Verlängerungen der geneigten Flächen 29, 32 im Bereich des Kolbens 26, insbesondere im Bereich der Kolbenmulde 27, schneiden.Alternatively, it is also possible that the first angle α and the second angle β are different in size, so then the inclined surfaces 29 . 32 not parallel to each other, in particular in this case the first angle α smaller than the second angle β or the second angle β is larger than the first angle α then there are virtual extensions of the inclined surfaces 29 . 32 in the area of the piston 26 , in particular in the area of the piston recess 27 , to cut.

Die beiden Winkel α, β betragen maximal 45°, bevorzugt maximal 40°, besonders bevorzugt maximal 35°.The two angles α . β be at most 45 °, preferably at most 40 °, more preferably at most 35 °.

Mit der Erfindung kann die Ausbildung von unerwünschten Hotspots bzw. Bereichen mit zu hohen Temperaturen, insbesondere im Übergangsbereich zwischen den Ventiltaschen 28 und der Kolbenmulde 27 vermieden werden. Ferner werden Verwirbelungen eines zu verbrennenden Krfatstoffs im Brennraum des jeweiligen Zylinders reduziert, die Verbrennung kann dadurch mit höherem Wirkungsgrad erfolgen. Eine Kollision zwischen den Ventilkörpern 24 der Gaswechselventile 21, 22 und dem Ventilkolben 26 wird vermieden.With the invention, the formation of undesirable hotspots or areas with too high temperatures, in particular in the transition region between the valve pockets 28 and the piston recess 27 be avoided. Furthermore, turbulences of a fuel substance to be combusted are reduced in the combustion chamber of the respective cylinder, as a result of which combustion can take place with greater efficiency. A collision between the valve bodies 24 the gas exchange valves 21 . 22 and the valve piston 26 is avoided.

Die Erfindung kann sowohl bei Dieselbrennkraftmaschinen als auch bei Otto-Brennkraftmaschinen zum Einsatz kommen und zwar sowohl bei 2-Takt als auch bei 4-Takt Brennkraftmaschinen. Dabei kann in den Zylindern der jeweiligen Brennkraftmaschine sowohl ein flüssiger Kraftstoff, wie zum Beispiel Diesel, Schweröl oder Rückstandsöl, oder auch ein gasförmiger Kraftstoff, wie zum Beispiel Erdgas, verbrannt werden.The invention can be used both in diesel internal combustion engines and in Otto internal combustion engines, both in 2-stroke and in 4-stroke internal combustion engines. In this case, both a liquid fuel, such as diesel, heavy oil or residual oil, or a gaseous fuel, such as natural gas, are burned in the cylinders of the respective internal combustion engine.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Zylindercylinder
1111
einlassseitiges Gaswechselventilinlet-side gas exchange valve
1212
auslassseitiges Gaswechselventiloutlet gas exchange valve
1313
Injektorinjector
1414
Ventilkörpervalve body
1515
Axialrichtungaxially
1616
Kolbenpiston
1717
Kolbenmuldepiston bowl
1818
Ventiltasche valve pocket
2020
Ventil-Kolben-SystemValve-piston system
2121
einlassseitiges Gaswechselventilinlet-side gas exchange valve
2222
auslassseitiges Gaswechselventiloutlet gas exchange valve
2323
Zylindercylinder
2424
Ventilkörpervalve body
2525
Axialrichtungaxially
2626
Kolbenpiston
2727
Kolbenmuldepiston bowl
2828
Ventiltaschevalve pocket
2929
Flächesurface
3030
Senkrechtevertical
3131
Kanteedge
3232
Flächesurface
3333
Senkrechtevertical

Claims (10)

Ventil-Kolben-System (20) eines Zylinders einer Brennkraftmaschine, mit einem auf- und ab bewegbar geführten Kolben (26), mit mindestens einem einlassseitigen Gaswechselventil (21) und mindestens einem auslassseitigen Gaswechselventil (22), wobei der Kolben (26) an einem den Gaswechselventilen (21, 22) zugewandten Ende eine mittige Kolbenmulde (27) und den Gaswechselventilen (21, 22) zugewandte, seitliche Ventiltaschen (28) aufweist, die in die mittige Kolbenmulde (27) übergehen, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Ventiltasche (28) derart tellerabschnittartig oder trichterabschnittartig ausgebildet ist, dass eine dem jeweiligen Gaswechselventil (21, 22) zugewandte Fläche (29) derselben gegenüber einer Senkrechten (30) zur Axialrichtung des Kolbens (26) oder einer Senkrechten (30) zur Axialrichtung (25) eines Ventilkörpers (24) des jeweiligen Gaswechselventils (21, 22) geneigt ist.Valve piston system (20) of a cylinder of an internal combustion engine, with an up and down movably guided piston (26), with at least one inlet side gas exchange valve (21) and at least one outlet side gas exchange valve (22), wherein the piston (26) a the gas exchange valves (21, 22) facing the end of a central piston recess (27) and the gas exchange valves (21, 22) facing, lateral valve pockets (28) which pass into the central piston recess (27), characterized in that the respective valve pocket (28) is formed plate-like or funnel portion like that a respective gas exchange valve (21, 22) facing surface (29 ) thereof with respect to a vertical (30) to the axial direction of the piston (26) or a vertical (30) to the axial direction (25) of a valve body (24) of the respective gas exchange valve (21, 22) is inclined. Ventil-Kolben-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem jeweiligen Gaswechselventil (21, 22) zugewandte Fläche (29) der jeweiligen Ventiltasche (28) in Richtung auf die Kolbenmulde (27) geneigt ist.Valve-piston system after Claim 1 , characterized in that the respective gas exchange valve (21, 22) facing surface (29) of the respective valve pocket (28) in the direction of the piston recess (27) is inclined. Ventil-Kolben-System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilkörper (24) des jeweiligen Gaswechselventils (21, 22) derart kegelabschnittartig oder kegelstumpfabschnittartig ausgebildet ist, dass eine der jeweiligen Ventiltasche (28) zugewandte Fläche (32) desselben gegenüber einer Senkrechten (33) zur Axialrichtung (25) des Ventilkörpers (24) geneigt ist.Valve-piston system after Claim 1 or 2 , characterized in that a valve body (24) of the respective gas exchange valve (21, 22) is formed cone-like or frusto-conical portion such that one of the respective valve pocket (28) facing surface (32) thereof opposite a vertical (33) to the axial direction (25) of the valve body (24) is inclined. Ventil-Kolben-System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die der jeweiligen Ventiltasche (28) zugewandte Fläche (32) des jeweiligen Ventilkörpers (24) von der Kolbenmulde (27) weg geneigt ist.Valve-piston system after Claim 3 , characterized in that the respective valve pocket (28) facing surface (32) of the respective valve body (24) of the piston recess (27) is inclined away. Ventil-Kolben-System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dem jeweiligen Gaswechselventil (21, 22) zugewandte Fläche (29) der jeweiligen Ventiltasche (28) mit einem ersten Winkel (α) geneigt ist, und dass die der jeweiligen Ventiltasche (28) zugewandte Fläche (32) des jeweiligen Ventilkörpers (24) mit einem zweiten Winkel (β) geneigt ist.Valve-piston system after Claim 3 or 4 , characterized in that the respective gas exchange valve (21, 22) facing surface (29) of the respective valve pocket (28) at a first angle (α) is inclined, and that the respective valve pocket (28) facing surface (32) of the respective valve body (24) with a second angle (β) is inclined. Ventil-Kolben-System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel (α) und der zweiten Winkel (β) gleich groß sind, sodass die geneigten Flächen (29, 32) parallel zueinander verlaufen.Valve-piston system after Claim 5 , characterized in that the first angle (α) and the second angle (β) are equal, so that the inclined surfaces (29, 32) parallel to each other. Ventil-Kolben-System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel (α) und der zweiten Winkel (β) unterschiedlich groß sind, sodass die geneigten Flächen (29, 32) nicht parallel zueinander verlaufen.Valve-piston system after Claim 5 , characterized in that the first angle (α) and the second angle (β) are different in size, so that the inclined surfaces (29, 32) are not parallel to each other. Ventil-Kolben-System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Winkel (β) größer als der erste Winkel (α) ist.Valve-piston system after Claim 7 , characterized in that the second angle (β) is greater than the first angle (α). Ventil-Kolben-System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel (α) und der zweiten Winkel (β) maximal 45° betragen.Valve-piston system after Claim 7 , characterized in that the first angle (α) and the second angle (β) amount to a maximum of 45 °. Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder, wobei der oder jeder Zylinder ein Ventil-Kolben-System nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.Internal combustion engine with at least one cylinder, wherein the or each cylinder is a valve-piston system according to one of Claims 1 to 9 having.
DE102017221527.5A 2017-11-30 2017-11-30 Valve Piston System of an internal combustion engine and internal combustion engine Pending DE102017221527A1 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017221527.5A DE102017221527A1 (en) 2017-11-30 2017-11-30 Valve Piston System of an internal combustion engine and internal combustion engine
KR1020180142413A KR102512199B1 (en) 2017-11-30 2018-11-19 Valve-piston system of an internal combustion engine and internal combustion engine
FI20185984A FI130504B (en) 2017-11-30 2018-11-22 Valve-piston system of an internal combustion engine and internal combustion engine
JP2018223417A JP7248413B2 (en) 2017-11-30 2018-11-29 Internal combustion engine valve piston system and internal combustion engine
CN201811456640.8A CN109973239B (en) 2017-11-30 2018-11-30 Valve-piston system of an internal combustion engine and internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017221527.5A DE102017221527A1 (en) 2017-11-30 2017-11-30 Valve Piston System of an internal combustion engine and internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017221527A1 true DE102017221527A1 (en) 2019-06-06

Family

ID=66547771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017221527.5A Pending DE102017221527A1 (en) 2017-11-30 2017-11-30 Valve Piston System of an internal combustion engine and internal combustion engine

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP7248413B2 (en)
KR (1) KR102512199B1 (en)
CN (1) CN109973239B (en)
DE (1) DE102017221527A1 (en)
FI (1) FI130504B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11371466B2 (en) 2019-12-17 2022-06-28 Caterpillar Inc. Piston for internal combustion engine having valve pocket step for slowing combustion gas flow

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007309176A (en) * 2006-05-17 2007-11-29 Toyota Motor Corp Internal combustion engine
WO2011073510A1 (en) * 2009-12-16 2011-06-23 Wärtsilä Finland Oy Internal combustion piston engine assembly
DE102012103212A1 (en) * 2012-04-13 2013-10-17 Mwm Gmbh Piston of an internal combustion engine

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56127329U (en) * 1980-02-26 1981-09-28
JPH0426656Y2 (en) * 1985-07-23 1992-06-26
JP2000320335A (en) * 1999-05-12 2000-11-21 Toyota Motor Corp Cylinder injection-type internal combustion engine
JP2012021429A (en) * 2010-07-13 2012-02-02 Daihatsu Motor Co Ltd Internal combustion engine
CN104583556B (en) * 2012-08-24 2017-04-05 马自达汽车株式会社 The chamber structure of engine
JP6221438B2 (en) 2013-07-11 2017-11-01 市光工業株式会社 Vehicle lighting
CN103835803B (en) * 2014-02-24 2016-02-24 大连理工大学 Diesel engine collision shunting combustion room

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007309176A (en) * 2006-05-17 2007-11-29 Toyota Motor Corp Internal combustion engine
WO2011073510A1 (en) * 2009-12-16 2011-06-23 Wärtsilä Finland Oy Internal combustion piston engine assembly
DE102012103212A1 (en) * 2012-04-13 2013-10-17 Mwm Gmbh Piston of an internal combustion engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11371466B2 (en) 2019-12-17 2022-06-28 Caterpillar Inc. Piston for internal combustion engine having valve pocket step for slowing combustion gas flow

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019100339A (en) 2019-06-24
KR102512199B1 (en) 2023-03-20
JP7248413B2 (en) 2023-03-29
FI130504B (en) 2023-10-11
CN109973239B (en) 2022-09-20
KR20190064447A (en) 2019-06-10
FI20185984A1 (en) 2019-05-31
CN109973239A (en) 2019-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010036366A1 (en) Fuel injector to reduce coking
DE2208200A1 (en) Two-stroke internal combustion engine
DE2831694A1 (en) INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND INTERMEDIATE FLANGE FOR SUCH A
DE3702899A1 (en) COMBUSTION CHAMBER FOR A PISTON PISTON COMBUSTION ENGINE
DE2950753B2 (en) Internal combustion engine
DE3347847C2 (en)
DE102015016920B4 (en) Combustion chamber structure for an engine and internal combustion engine
EP1099846A1 (en) Method for operating a four stroke diesel engine
DE102017221527A1 (en) Valve Piston System of an internal combustion engine and internal combustion engine
DE102006031984B4 (en) internal combustion engine
DE102018202349A1 (en) separating plate
DE3305286A1 (en) IMPROVEMENTS IN LAYERED COMBUSTION ENGINES
EP1469174A1 (en) Reciprocating piston internal combustion engine with gasoline direct injection
AT507635B1 (en) TWO STROKE COMBUSTION ENGINE
DE19635886A1 (en) Method for improving the combustion process of an internal combustion engine and internal combustion engine
DE69811771T2 (en) Internal combustion engine with direct injection and spark ignition
DE102009048503A1 (en) Piston for internal combustion engine i.e. spark-ignited flat engine, has ventilation groove formed at groove flanks within annular grooves and extending from bar into region of groove base, and oil return hole provided within grooves
AT522845A1 (en) CYLINDER HEAD OF AN COMBUSTION ENGINE
AT6425U1 (en) TWO-STROKE COMBUSTION ENGINE WITH CRANKCASE RINSE
DE668603C (en) Internal combustion engine, especially for motor vehicles, with a roof-shaped compression space that is offset from the cubic capacity
DE102004017084B4 (en) reciprocating internal combustion engine
DE102019126350B3 (en) Internal combustion engine of a motor vehicle and method for operating the same
DE102016007992A1 (en) Quadro piston 2
EP1443188A2 (en) Reciprocating piston internal combustion engine with gasoline direct injection
DE1014788B (en) Fuel saving and mixture preparation device for internal combustion engines

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: MAN ENERGY SOLUTIONS SE, DE

Free format text: FORMER OWNER: MAN DIESEL & TURBO SE, 86153 AUGSBURG, DE