DE102018218523B4 - Structure of a combustion chamber of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Brennkammerstruktur eines Verbrennungsmotors, bei der eine Brennkammer (6) durch einen Zylinderblock (3) mit einem Zylinder (4), einen im Zylinder (4) angeordneten hin-und-her-bewegbaren Kolben (5), und einen am Zylinderblock (3) befestigten Zylinderkopf (2) begrenzt wird, wobei der Zylinderkopf (2) eine Pultdach-Deckenwand (2R) umfasst, die derart geneigt ist, dass sie ein Paar von Einlassventilen (7A, 7B) und ein Paar von Auslassventilen (8A, 8B) aufweist, die in entgegengesetzte Richtungen geneigt sind, sowie eine untere Fläche (2a) umfasst, die sich senkrecht zur einer Mittelachse (5a) des Kolbens (5) erstreckt, wobei Quetschflächen-Begrenzungsabschnitte (11, 12) zwischen der Deckenwand (2R) und einer oberen Fläche (5A) des Kolbens (5) gebildet sind, und wobei eine Wölbung (21), die eine Mulde umgibt, ein Paar von einlassseitigen Ventilaussparungen (17, 18), und ein Paar von auslassseitigen Ventilaussparungen (19, 20) zur Verhinderung von physischen Beeinträchtigungen des jeweiligen Einlass- oder Auslassventils (7A, 7B; 8A, 8B) auf und in der oberen Fläche des Kolbens (5) ausgebildet sind,wobei die Quetschflächen-Begrenzungsabschnitte (11, 12) einen zylinderkopfeinlassseitigen flachen Abschnitt (13) und einen zylinderkopfauslassseitigen flachen Abschnitt (14) der Deckenwand (2R) umfassen und ebenfalls einen kolbeneinlassseitigen flachen Abschnitt (15) und einen kolbenauslassseitigen flachen Abschnitt (16) der oberen Fläche (5A) des Kolbens (5) umfassen, wobei der zylinderkopfeinlassseitige flache Abschnitt (13) und der zylinderkopfauslassseitige flache Abschnitt (14) sich parallel zur unteren Fläche des Zylinderkopfs (2) erstrecken und sich zumindest außerhalb der Einlassventile (7A, 7B) und der Auslassventile (8A, 8B) befinden, wobei der kolbeneinlassseitige flache Abschnitt (15) dem zylinderkopfeinlassseitigen flachen Abschnitt (13) gegenüberliegt und sich von einer äußeren Umfangskante (5e) der oberen Fläche (5A) zu einem Abstand zwischen den einlassseitigen Ventilaussparungen (17, 18) erstreckt, so dass ein Endabschnitt (15a) zwischen den einlassseitigen Ventilaussparungen (17, 18) liegt, wobei der kolbenauslassseitige flache Abschnitt (16) dem zylinderkopfauslassseitigen flachen Abschnitt (14) gegenüberliegt und sich von der äußeren Umfangskante (5e) der oberen Fläche (5A) zu einem Abstand zwischen den auslassseitigen Ventilaussparungen (19, 20) erstreckt, so dass ein Endabschnitt (16a) zwischen den auslassseitigen Ventilaussparungen (19, 20) liegt,wobei die Wölbung (21) über das Niveau des kolbeneinlassseitigen flachen Abschnitts (15) und des kolbenauslassseitigen flachen Abschnitts (16) zwischen dem kolbeneinlassseitigen flachen Abschnitt (15) und dem kolbenauslassseitigen flachen Abschnitt (16) hervorragt,wobei die einlassseitigen Ventilaussparungen (17, 18) derart geformt sind, dass sie sich vom kolbeneinlassseitigen flachen Abschnitt (15) zur Wölbung (21) erstrecken,wobei die auslassseitigen Ventilaussparungen (19, 20) derart geformt sind, dass sie sich vom kolbenauslassseitigen flachen Abschnitt (16) zur Wölbung (21) erstrecken,wobei die Mulde in Form einer Kugel ausgebildet ist, die von der Wölbung (21) zur Mittelachse (5a) des Kolbens (5) ausgespart ist,wobei die Wölbung (21) eine einlassseitige Rippe (23), eine auslassseitige Rippe (24), eine erste Verbindungsrippe (25) und eine zweite Verbindungsrippe (26) umfasst, wobei die einlassseitige Rippe (23) an den einlassseitigen Ventilaussparungen (17, 18) und am kolbeneinlassseitigen flachen Abschnitt (15) vorbeiführt, wobei die auslassseitige Rippe (24) an den auslassseitigen Ventilaussparungen (19, 20) und am kolbenauslassseitigen flachen Abschnitt (16) vorbeiführt, wobei die erste Verbindungsrippe (25) ein Ende der einlassseitigen Rippe (23) und ein Ende der auslassseitigen Rippe (24) verbindet und sich entlang der äußeren Umfangskante (5e) der oberen Fläche (5A) des Kolbens (5) erstreckt, wobei die zweite Verbindungsrippe (26) ein Ende der einlassseitigen Rippe (23) und ein Ende der auslassseitigen Rippe (24) verbindet und sich entlang der äußeren Umfangskante (5e) der oberen Fläche (5A) des Kolbens (5) erstreckt,wobei die erste und die zweite Verbindungsrippe (25, 26) höher als die einlassseitige Rippe (23) und die auslassseitige Rippe (24) gelegen sind,wobei die einlassseitige Rippe (23) am kolbeneinlassseitigen flachen Abschnitt (15) in der Nähe von Schnittstellen zwischen dem kolbeneinlassseitigen flachen Abschnitt (15) und den einlassseitigen Ventilaussparungen (17, 18) in der axialen Richtung des Kolbens (5) vorbeiführt, wobei die Höhe der einlassseitigen Rippe (23) vom kolbeneinlassseitigen flachen Abschnitt (15) bis zur ersten Verbindungsrippe (25) und bis zur zweiten Verbindungsrippe (26) kontinuierlich zunimmt,wobei die auslassseitige Rippe (24) am kolbenauslassseitigen flachen Abschnitt (16) in der Nähe von Stellen, an denen der kolbenauslassseitige flache Abschnitt (16) die auslassseitigen Ventilaussparungen (19, 20) in der axialen Richtung des Kolbens (5) kreuzt, vorbeiführt, wobei die Höhe der auslassseitigen Rippe (24) vom kolbenauslassseitigen flachen Abschnitt (16) bis zur ersten Verbindungsrippe (25) und bis zur zweiten Verbindungsrippe (26) kontinuierlich zunimmt.Combustion chamber structure of an internal combustion engine, in which a combustion chamber (6) is formed by a cylinder block (3) with a cylinder (4), a piston (5) which is arranged in the cylinder (4) and which can be moved back and forth, and a piston (5) on the cylinder block (3) fixed cylinder head (2), the cylinder head (2) comprising a pent roof ceiling wall (2R) which is inclined so that it has a pair of intake valves (7A, 7B) and a pair of exhaust valves (8A, 8B) , which are inclined in opposite directions, and a lower surface (2a) which extends perpendicular to a central axis (5a) of the piston (5), with squeeze surface limiting portions (11, 12) between the top wall (2R) and a upper surface (5A) of the piston (5) are formed, and wherein a bulge (21) surrounding a trough, a pair of inlet-side valve recesses (17, 18), and a pair of outlet-side valve recesses (19, 20) for prevention of physical impairments of the respective n inlet or outlet valve (7A, 7B; 8A, 8B) are formed on and in the upper surface of the piston (5), the squishy surface limiting portions (11, 12) comprising a cylinder head inlet-side flat portion (13) and a cylinder head outlet-side flat portion (14) of the ceiling wall (2R) and also comprise a piston inlet-side flat portion (15) and a piston outlet-side flat portion (16) of the upper surface (5A) of the piston (5), wherein the cylinder head inlet-side flat portion (13) and the cylinder head outlet-side flat portion (14) are parallel to the lower surface of the cylinder head (2) and are located at least outside of the intake valves (7A, 7B) and the exhaust valves (8A, 8B), the piston inlet-side flat portion (15) facing the cylinder head-inlet-side flat portion (13) and extending from an outer peripheral edge ( 5e) of the upper surface (5A) extends to a distance between the inlet-side valve recesses (17, 18), s o that an end section (15a) lies between the inlet-side valve recesses (17, 18), the piston outlet-side flat section (16) opposite the cylinder head outlet-side flat section (14) and towards the outer peripheral edge (5e) of the upper surface (5A) a distance between the outlet-side valve recesses (19, 20), so that an end section (16a) lies between the outlet-side valve recesses (19, 20), the curvature (21) above the level of the piston inlet-side flat portion (15) and the piston outlet-side flat portion (16) protrudes between the piston inlet-side flat portion (15) and the piston outlet-side flat portion (16), wherein the inlet-side valve recesses (17, 18) are shaped such that they extend from the piston inlet-side flat portion (15) to the bulge (21 ), wherein the outlet-side valve recesses (19, 20) are shaped such that they extend from the piston outlet side flat portion (16) to the bulge (21) extend, wherein the trough is designed in the form of a ball, which is recessed from the bulge (21) to the central axis (5a) of the piston (5), the bulge (21) a inlet-side rib (23), an outlet-side rib (24), a first connecting rib (25) and a second connecting rib (26), wherein the inlet-side rib (23) on the inlet-side valve recesses (17, 18) and on the piston inlet-side flat portion ( 15), the outlet-side rib (24) leading past the outlet-side valve recesses (19, 20) and the piston-outlet-side flat section (16), the first connecting rib (25) having one end of the inlet-side rib (23) and one end of the outlet-side Rib (24) connects and extends along the outer peripheral edge (5e) of the top surface (5A) of the piston (5), the second connecting rib (26) having one end of the inlet side rib (23) and one end of the outlet side Rib (24) connects and extends along the outer peripheral edge (5e) of the upper surface (5A) of the piston (5), the first and second connecting ribs (25, 26) being higher than the inlet-side rib (23) and the outlet-side Rib (24) are located, the inlet-side rib (23) on the piston-inlet-side flat portion (15) in the vicinity of intersections between the piston-inlet-side flat portion (15) and the inlet-side valve recesses (17, 18) in the axial direction of the piston ( 5), the height of the inlet-side rib (23) increasing continuously from the piston-side flat section (15) to the first connecting rib (25) and to the second connecting rib (26), the outlet-side rib (24) on the piston-outlet-side flat section ( 16) in the vicinity of locations where the piston outlet-side flat portion (16) crosses the outlet-side valve recesses (19, 20) in the axial direction of the piston (5), vo The height of the outlet-side rib (24) increases continuously from the piston outlet-side flat section (16) to the first connecting rib (25) and to the second connecting rib (26).
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Struktur einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors.The present invention generally relates to a structure of a combustion chamber of an internal combustion engine.
Stand der TechnikState of the art
Das japanische Patent
Ein gemäß der oben genannten Veröffentlichung offenbarter Hubkolbenmotor ist derart ausgelegt, dass er ein geometrisches Verdichtungsverhältnis von 13,0 oder mehr aufweist und ebenfalls einen Kolben mit einem hervorragenden Abschnitt und einer Aussparung aufweist, die auf und in einer oberen Fläche des Kolbens ausgebildet sind. Wenn sich der Kolben in einem oberen Totpunkt befindet, begrenzt ein Abstand zwischen der oberen Fläche des Kolbens und einer inneren oberen Fläche eines Zylinderkopfs eine Brennkammer. Die Brennkammer ist derart ausgelegt, dass der Kolben eine gedachte Kugel, dessen Zentrum bei einer Zündkerze liegt und die einen vorgegebenen Radius aufweist, nicht physisch beeinträchtigt.A reciprocating engine disclosed in the above publication is designed to have a geometric compression ratio of 13.0 or more and also to have a piston with a protruding portion and a recess formed on and in an upper surface of the piston. When the piston is at top dead center, a distance between the top surface of the piston and an inner top surface of a cylinder head defines a combustion chamber. The combustion chamber is designed in such a way that the piston does not physically interfere with an imaginary sphere, the center of which is located at a spark plug and which has a predetermined radius.
Somit weist der Hubkolbenmotor gemäß der oben genannten Veröffentlichung ein anhand des hervorragenden Abschnitts erreichtes hohes geometrisches Verdichtungsverhältnis und einen durch die Aussparung verstärkten hohen Flammenausbreitungsgrad auf, wodurch der Kraftstoffverbrauch im Motor verbessert wird.Thus, the reciprocating piston engine according to the above-mentioned publication has a high geometric compression ratio achieved on the basis of the protruding section and a high degree of flame spread reinforced by the recess, whereby the fuel consumption in the engine is improved.
Im oben genannten Hubkolbenmotor ragt jedoch der hervorragende Abschnitt stark von der oberen Fläche des Kolbens, um die Mittelachse des Kolbens (d.h. der Mittelachse der Zündkerze), hervor, so dass das Risiko besteht, dass wenn sich der Kolben dem oberen Totpunkt nähert, eine Tumble-Strömung gegen den hervorragenden Abschnitt stößt, so dass die Luftströmung in die Brennkammer abgeschwächt wird, was zu einer unzureichenden Vermischung von Kraftstoff und Luft führt.In the above reciprocating engine, however, the protruding portion largely protrudes from the top surface of the piston around the center axis of the piston (ie, the center axis of the spark plug), so that when the piston approaches top dead center, there is a risk of tumbling Flow abuts against the protruding portion, so that the flow of air into the combustion chamber is weakened, resulting in insufficient mixing of fuel and air.
Die Aussparung im hervorragenden Abschnitt steht über einen abgeflachten Raum mit Innenräumen von Ventilaussparungen im Oberteil des Kolbens in Verbindung, was zu einer unzureichenden Verbrennung des Gemisches innerhalb der Ventilaussparungen führt. Außerdem führen der hervorragende Abschnitt und die Aussparung zu einer Vergrößerung der Gesamtfläche der Brennkammer, was zu einem Verlust bei der Abkühlung der verbrannten Gase führt.The recess in the protruding portion communicates with interiors of valve recesses in the upper part of the piston via a flattened space, which leads to insufficient combustion of the mixture within the valve recesses. In addition, the protruding portion and the recess lead to an increase in the total area of the combustion chamber, resulting in a loss in the cooling of the burnt gases.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben erwähnten Probleme entwickelt. Der Gegenstand der Erfindung besteht darin, eine Struktur einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, die derart ausgelegt ist, dass Ventilaussparungen, eine Wölbung und eine Mulde in und auf einer oberen Fläche des Kolbens ausgebildet sind, um die Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches zu verbessern und einen Verlust bei der Abkühlung der verbrannten Gase zu minimieren.The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. The object of the invention is to provide a structure of a combustion chamber of an internal combustion engine configured such that valve recesses, a bulge and a trough are formed in and on an upper surface of the piston to improve the combustion of an air-fuel mixture and to minimize loss in cooling the burned gases.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Brennkammerstruktur eines Verbrennungsmotors bereitgestellt, bei der eine Brennkammer durch einen Zylinderblock mit einem Zylinder, einen im Zylinder angeordneten hin-und-her-bewegbaren Kolben, und einen am Zylinderblock befestigten Zylinderkopf begrenzt wird, wobei der Zylinderkopf eine Pultdach-Deckenwand umfasst, die derart geneigt ist, dass sie ein Paar von Einlassventilen und ein Paar von Auslassventilen aufweist, die in entgegengesetzte Richtungen geneigt sind, sowie eine untere Fläche umfasst, die sich senkrecht zu einer Mittelachse des Kolbens erstreckt, wobei Quetschflächen-Begrenzungsabschnitte zwischen der Deckenwand und einer oberen Fläche des Kolbens gebildet sind, und wobei eine Wölbung, die eine Mulde umgibt, ein Paar von einlassseitigen Ventilaussparungen, und ein Paar von auslassseitigen Ventilaussparungen zur Verhinderung von physischen Beeinträchtigungen des jeweiligen Einlass- oder Auslassventils auf und in der oberen Fläche des Kolbens ausgebildet sind.According to one aspect of the invention, there is provided a combustion chamber structure of an internal combustion engine in which a combustion chamber is defined by a cylinder block having a cylinder, a reciprocating piston disposed in the cylinder, and a cylinder head attached to the cylinder block, the cylinder head including a pent roof ceiling wall that is inclined to have a pair of intake valves and a pair of exhaust valves that are inclined in opposite directions, and a lower surface that includes each other perpendicular to a central axis of the piston, wherein squeeze surface limiting portions are formed between the top wall and a top surface of the piston, and wherein a bulge surrounding a trough, a pair of inlet-side valve recesses, and a pair of outlet-side valve recesses for preventing physical Impairments of the respective inlet or outlet valve are formed on and in the upper surface of the piston.
Die Quetschflächen-Begrenzungsabschnitte umfassen einen zylinderkopfeinlassseitigen flachen Abschnitt und einen zylinderkopfauslassseitigen flachen Abschnitt der Deckenwand und umfassen ebenfalls einen kolbeneinlassseitigen flachen Abschnitt und einen kolbenauslassseitigen flachen Abschnitt der oberen Fläche des Kolbens. Der zylinderkopfeinlassseitige flache Abschnitt und der zylinderkopfauslassseitige flache Abschnitt erstrecken sich parallel zur unteren Fläche des Zylinderkopfs und befinden sich zumindest außerhalb der Einlassventile und der Auslassventile. Der kolbeneinlassseitige flache Abschnitt liegt dem zylinderkopfeinlassseitigen flachen Abschnitt gegenüber und erstreckt sich von einer äußeren Umfangskante der oberen Fläche zu einem Abstand zwischen den einlassseitigen Ventilaussparungen, so dass ein Endabschnitt zwischen den einlassseitigen Ventilaussparungen liegt. Der kolbenauslassseitige flache Abschnitt liegt dem zylinderkopfauslassseitigen flachen Abschnitt gegenüber und erstreckt sich von einer äußeren Umfangskante der oberen Fläche zu einem Abstand zwischen den auslassseitigen Ventilaussparungen, so dass ein Endabschnitt zwischen den auslassseitigen Ventilaussparungen liegt.The squish area restricting portions include a cylinder head inlet-side flat portion and a cylinder head outlet-side flat portion of the ceiling wall, and also include a piston inlet-side flat portion and a piston outlet-side flat portion of the upper surface of the piston. The cylinder head inlet-side flat portion and the cylinder head outlet-side flat portion extend parallel to the lower surface of the cylinder head and are located at least outside of the intake valves and the exhaust valves. The piston inlet-side flat portion is opposite to the cylinder head inlet-side flat portion and extends from an outer peripheral edge of the upper surface to a space between the inlet-side valve recesses so that an end portion lies between the intake-side valve recesses. The piston outlet-side flat portion is opposite to the cylinder head outlet-side flat portion and extends from an outer peripheral edge of the upper surface to a distance between the outlet-side valve recesses so that an end portion lies between the exhaust-side valve recesses.
Die Wölbung ragt über das Niveau des kolbeneinlassseitigen flachen Abschnitts und des kolbenauslassseitigen flachen Abschnitts zwischen dem kolbeneinlassseitigen flachen Abschnitt und dem kolbenauslassseitigen flachen Abschnitt hervor.The bulge protrudes above the level of the piston inlet-side flat portion and the piston outlet-side flat portion between the piston inlet-side flat portion and the piston outlet-side flat portion.
Die einlassseitigen Ventilaussparungen sind derart geformt, dass sie sich vom kolbeneinlassseitigen flachen Abschnitt zur Wölbung erstrecken.The inlet-side valve recesses are shaped such that they extend from the piston-inlet-side flat portion to the bulge.
Die auslassseitigen Ventilaussparungen sind derart geformt, dass sie sich vom kolbenauslassseitigen flachen Abschnitt zur Wölbung erstrecken.The outlet-side valve recesses are shaped in such a way that they extend from the piston outlet-side flat portion to the bulge.
Die Wölbung ist in Form einer Kugel ausgebildet, die von der Wölbung zur Mittelachse des Kolbens ausgespart ist.The bulge is designed in the form of a ball, which is recessed from the bulge to the central axis of the piston.
Die Wölbung umfasst eine einlassseitige Rippe, eine auslassseitige Rippe, eine erste Verbindungsrippe und eine zweite Verbindungsrippe. Die einlassseitige Rippe führt an den einlassseitigen Ventilaussparungen und am kolbeneinlassseitigen flachen Abschnitt vorbei. Die auslassseitige Rippe führt an den auslassseitigen Ventilaussparungen und am kolbenauslassseitigen flachen Abschnitt vorbei. Die erste Verbindungsrippe verbindet ein Ende der einlassseitigen Rippe und ein Ende der auslassseitigen Rippe und erstreckt sich entlang der äußeren Umfangskante der oberen Fläche des Kolbens. Die zweite Verbindungsrippe verbindet ein Ende der einlassseitigen Rippe und ein Ende der auslassseitigen Rippe und erstreckt sich entlang der äußeren Umfangskante der oberen Fläche des Kolbens.The bulge includes an inlet-side rib, an outlet-side rib, a first connecting rib and a second connecting rib. The inlet-side rib leads past the inlet-side valve recesses and the piston-inlet-side flat section. The outlet-side rib leads past the outlet-side valve recesses and the piston outlet-side flat section. The first connecting rib connects one end of the inlet side rib and one end of the outlet side rib and extends along the outer peripheral edge of the top surface of the piston. The second connecting rib connects one end of the inlet-side rib and one end of the outlet-side rib and extends along the outer peripheral edge of the top surface of the piston.
Die erste und die zweite Verbindungsrippe sind höher als die einlassseitige Rippe und die auslassseitige Rippe gelegen.The first and second connecting ribs are located higher than the inlet-side rib and the outlet-side rib.
Die einlassseitige Rippe führt am kolbeneinlassseitigen flachen Abschnitt in der Nähe von Stellen vorbei, an denen der kolbeneinlassseitige flache Abschnitt die einlassseitigen Ventilaussparungen in der axialen Richtung des Kolbens kreuzt. Die Höhe der einlassseitigen Rippe nimmt vom kolbeneinlassseitigen flachen Abschnitt bis zur ersten Verbindungsrippe und bis zur zweiten Verbindungsrippe kontinuierlich zu.The inlet side rib passes the piston inlet side flat portion in the vicinity of locations where the piston inlet side flat portion crosses the inlet side valve recesses in the axial direction of the piston. The height of the inlet-side rib increases continuously from the piston inlet-side flat portion to the first connection rib and to the second connection rib.
Die auslassseitige Rippe führt am kolbenauslassseitigen flachen Abschnitt in der Nähe von Stellen vorbei, an denen der kolbenauslassseitige flache Abschnitt die auslassseitigen Ventilaussparungen in der axialen Richtung des Kolbens kreuzt. Die Höhe der auslassseitigen Rippe nimmt vom kolbenauslassseitigen flachen Abschnitt bis zur ersten Verbindungsrippe und bis zur zweiten Verbindungsrippe kontinuierlich zu.The outlet side rib passes the piston outlet side flat portion in the vicinity of locations where the piston outlet side flat portion crosses the outlet side valve recesses in the axial direction of the piston. The height of the outlet-side rib increases continuously from the piston outlet-side flat portion to the first connecting rib and to the second connecting rib.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNGADVANTAGEOUS EFFECTS OF THE INVENTION
Gemäß der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung weist die obere Fläche des Kolbens die Ventilaussparungen, die Wölbung und die Mulde auf. Dies verbessert die Zündfähigkeit eines Kraftstoff-Luft-Gemisches und reduziert Verluste bei der Abkühlung der verbrannten Gase.According to the present invention described above, the upper surface of the piston has the valve recesses, the bulge and the trough. This improves the ignitability of a fuel-air mixture and reduces losses when cooling the burned gases.
FigurenlisteFigure list
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1 ist eine Ansicht, die eine Brennkammerstruktur eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und eine Draufsicht eines Zylinderkopfs darstellt.1 Fig. 13 is a view illustrating a combustion chamber structure of an internal combustion engine according to an embodiment of the invention and a plan view of a cylinder head. -
2 ist eine Ansicht, die eine Brennkammerstruktur eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und ebenfalls eine Deckenwand der Brennkammer darstellt.2 FIG. 13 is a view showing a combustion chamber structure of an internal combustion engine according to an embodiment of the invention and FIG also represents a top wall of the combustion chamber. -
3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in1 .3 FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG1 . -
4 ist eine Ansicht, die eine Brennkammerstruktur eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und eine perspektivische Ansicht eines Kolbens darstellt.4th Fig. 13 is a view illustrating a combustion chamber structure of an internal combustion engine according to an embodiment of the invention and a perspective view of a piston. -
5 ist eine Ansicht, die eine Brennkammerstruktur eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und eine Draufsicht eines Kolbens darstellt.5 Fig. 13 is a view illustrating a combustion chamber structure of an internal combustion engine according to an embodiment of the invention and a plan view of a piston. -
6 ist eine Ansicht, die eine Brennkammerstruktur eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und eine Frontansicht eines Kolbens darstellt.6th Fig. 13 is a view showing a combustion chamber structure of an internal combustion engine according to an embodiment of the invention and a front view of a piston. -
7 ist eine Ansicht, die eine Brennkammerstruktur eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und eine Schnittansicht entlang der Linie V-V in5 darstellt.7th FIG. 13 is a view showing a combustion chamber structure of an internal combustion engine according to an embodiment of the invention and a sectional view taken along line VV in FIG5 represents. -
8 ist eine Ansicht, die eine Brennkammerstruktur eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und eine vergrößerte Ansicht darstellt, die einen Bereich um eine einlassseitige Rippe in7 zeigt.8th FIG. 13 is a view illustrating a combustion chamber structure of an internal combustion engine according to an embodiment of the invention and an enlarged view showing an area around an intake-side fin in FIG7th indicates. -
9 ist eine Ansicht, die eine Brennkammerstruktur eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und eine Schnittansicht entlang der Linie IX-IX in5 darstellt.9 FIG. 14 is a view showing a combustion chamber structure of an internal combustion engine according to an embodiment of the invention and a sectional view taken along line IX-IX in FIG5 represents. -
10 ist eine Ansicht, die eine Brennkammerstruktur eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und eine Positionsbeziehung zwischen einer Zündkerze und einer zweiten Mulde darstellt, wenn sich ein Kolben im oberen Totpunkt befindet.10 Fig. 13 is a view showing a combustion chamber structure of an internal combustion engine according to an embodiment of the invention and a positional relationship between a spark plug and a second bowl when a piston is at top dead center. -
11 ist eine Ansicht, die eine Brennkammerstruktur eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und eine Strömung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in einer Kammer darstellt, wenn sich der Kolben in einem oberen Totpunkt befindet.11 Fig. 13 is a view showing a combustion chamber structure of an internal combustion engine according to an embodiment of the invention and a flow of a fuel-air mixture in a chamber when the piston is at a top dead center.
AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNGEMBODIMENT OF THE INVENTION
Eine Brennkammerstruktur eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die eine Brennkammer umfasst, die durch einen Zylinderblock mit einem Zylinder, einen im Zylinder angeordneten hin-und-her-bewegbaren Kolben, und einen am Zylinderblock befestigten Zylinderkopf begrenzt wird. Der Zylinderkopf umfasst eine Pultdach-Deckenwand, die derart geneigt ist, dass sie ein Paar von Einlassventilen und ein Paar von Auslassventilen aufweist, die in entgegengesetzte Richtungen geneigt sind, sowie eine untere Fläche, die sich senkrecht zu einer Mittelachse des Kolbens erstreckt. Quetschflächen-Begrenzungsabschnitte sind zwischen der Deckenwand und einer oberen Fläche des Kolbens gebildet. Eine Wölbung, die eine Mulde umgibt, ein Paar von einlassseitigen Ventilaussparungen, und ein Paar von auslassseitigen Ventilaussparungen zur Verhinderung von physischen Beeinträchtigungen des jeweiligen Einlass- oder Auslassventils sind jeweils auf und in der oberen Fläche des Kolbens ausgebildet.A combustion chamber structure of an internal combustion engine according to an embodiment of the invention, comprising a combustion chamber defined by a cylinder block having a cylinder, a reciprocating piston disposed in the cylinder, and a cylinder head attached to the cylinder block. The cylinder head includes a pent roof ceiling wall that is inclined to have a pair of intake valves and a pair of exhaust valves that are inclined in opposite directions, and a lower surface that extends perpendicular to a central axis of the piston. Crush surface restricting portions are formed between the top wall and an upper surface of the piston. A bulge surrounding a trough, a pair of inlet-side valve recesses, and a pair of outlet-side valve recesses for preventing physical interference with the respective intake or exhaust valve are formed on and in the upper surface of the piston, respectively.
Die Quetschflächen-Begrenzungsabschnitte umfassen einen zylinderkopfeinlassseitigen flachen Abschnitt und einen zylinderkopfauslassseitigen flachen Abschnitt der Deckenwand und umfassen ebenfalls einen kolbeneinlassseitigen flachen Abschnitt und einen kolbenauslassseitigen flachen Abschnitt der oberen Fläche des Kolbens. Der zylinderkopfeinlassseitige flache Abschnitt und der zylinderkopfauslassseitige flache Abschnitt erstrecken sich parallel zur unteren Fläche des Zylinderkopfs und befinden sich zumindest außerhalb der Einlassventile und der Auslassventile. Der kolbeneinlassseitige flache Abschnitt liegt dem zylinderkopfeinlassseitigen flachen Abschnitt gegenüber und erstreckt sich von einer äußeren Umfangskante der oberen Fläche zu einem Abstand zwischen den einlassseitigen Ventilaussparungen, so dass ein Endabschnitt zwischen den einlassseitigen Ventilaussparungen liegt. Der kolbenauslassseitige flache Abschnitt liegt dem zylinderkopfauslassseitigen flachen Abschnitt gegenüber und erstreckt sich von der äußeren Umfangskante der oberen Fläche zu einem Abstand zwischen den auslassseitigen Ventilaussparungen, so dass ein Endabschnitt zwischen den auslassseitigen Ventilaussparungen liegt.The squish area restricting portions include a cylinder head inlet-side flat portion and a cylinder head outlet-side flat portion of the ceiling wall, and also include a piston inlet-side flat portion and a piston outlet-side flat portion of the upper surface of the piston. The cylinder head inlet-side flat portion and the cylinder head outlet-side flat portion extend parallel to the lower surface of the cylinder head and are located at least outside of the intake valves and the exhaust valves. The piston inlet-side flat portion opposes the cylinder head inlet-side flat portion and extends from an outer peripheral edge of the upper surface to a space between the inlet-side valve recesses so that an end portion lies between the intake-side valve recesses. The piston outlet-side flat portion is opposite to the cylinder head outlet-side flat portion and extends from the outer peripheral edge of the upper surface to a distance between the outlet-side valve recesses so that an end portion lies between the exhaust-side valve recesses.
Die Wölbung ragt über das Niveau des kolbeneinlassseitigen flachen Abschnitts und des kolbenauslassseitigen flachen Abschnitts zwischen dem kolbeneinlassseitigen flachen Abschnitt und dem kolbenauslassseitigen flachen Abschnitt hervor.The bulge protrudes above the level of the piston inlet-side flat portion and the piston outlet-side flat portion between the piston inlet-side flat portion and the piston outlet-side flat portion.
Die einlassseitigen Ventilaussparungen sind derart geformt, dass sie sich vom kolbeneinlassseitigen flachen Abschnitt zur Wölbung erstrecken.The inlet-side valve recesses are shaped such that they extend from the piston-inlet-side flat portion to the bulge.
Die auslassseitigen Ventilaussparungen sind derart geformt, dass sie sich vom kolbenauslassseitigen flachen Abschnitt zur Wölbung erstrecken.The outlet-side valve recesses are shaped in such a way that they extend from the piston outlet-side flat portion to the bulge.
Die Mulde ist in Form einer Kugel ausgebildet, die von der Wölbung zur Mittelachse des Kolbens ausgespart ist.The recess is designed in the form of a ball, which is recessed from the curvature to the central axis of the piston.
Die Wölbung umfasst eine einlassseitige Rippe, eine auslassseitige Rippe, eine erste Verbindungsrippe und eine zweite Verbindungsrippe. Die einlassseitige Rippe führt an den einlassseitigen Ventilaussparungen und am kolbeneinlassseitigen flachen Abschnitt vorbei. Die auslassseitige Rippe führt an den auslassseitigen Ventilaussparungen und am kolbenauslassseitigen flachen Abschnitt vorbei. Die erste Verbindungsrippe verbindet ein Ende der einlassseitigen Rippe und ein Ende der auslassseitigen Rippe und erstreckt sich entlang der äußeren Umfangskante der oberen Fläche des Kolbens. Die zweite Verbindungsrippe verbindet ein Ende der einlassseitigen Rippe und ein Ende der auslassseitigen Rippe und erstreckt sich entlang der äußeren Umfangskante der oberen Fläche des Kolbens.The bulge includes an inlet-side rib, an outlet-side rib, a first connecting rib and a second connecting rib. The inlet-side rib leads to the inlet-side Valve recesses and past the piston inlet-side flat section. The outlet-side rib leads past the outlet-side valve recesses and the piston outlet-side flat section. The first connecting rib connects one end of the inlet side rib and one end of the outlet side rib and extends along the outer peripheral edge of the top surface of the piston. The second connecting rib connects one end of the inlet-side rib and one end of the outlet-side rib and extends along the outer peripheral edge of the top surface of the piston.
Die erste und die zweite Verbindungsrippe sind höher als die einlassseitige Rippe und die auslassseitige Rippe gelegen.The first and second connecting ribs are located higher than the inlet-side rib and the outlet-side rib.
Die einlassseitige Rippe führt am kolbeneinlassseitigen flachen Abschnitt in der Nähe von Stellen vorbei, an denen der kolbeneinlassseitige flache Abschnitt die einlassseitigen Ventilaussparungen in der axialen Richtung des Kolbens kreuzt. Die Höhe der einlassseitigen Rippe nimmt vom kolbeneinlassseitigen flachen Abschnitt bis zur ersten Verbindungsrippe und bis zur zweiten Verbindungsrippe kontinuierlich zu.The inlet side rib passes the piston inlet side flat portion in the vicinity of locations where the piston inlet side flat portion crosses the inlet side valve recesses in the axial direction of the piston. The height of the inlet-side rib increases continuously from the piston inlet-side flat portion to the first connection rib and to the second connection rib.
Die auslassseitige Rippe führt am kolbenauslassseitigen flachen Abschnitt in der Nähe vorbei, an denen der kolbenauslassseitige flache Abschnitt die auslassseitigen Ventilaussparungen in der axialen Richtung des Kolbens kreuzt. Die Höhe der auslassseitigen Rippe nimmt vom kolbenauslassseitigen flachen Abschnitt bis zur ersten Verbindungsrippe und bis zur zweiten Verbindungsrippe kontinuierlich zu.The outlet side rib passes the piston outlet side flat portion in the vicinity where the piston outlet side flat portion crosses the outlet side valve recesses in the axial direction of the piston. The height of the outlet-side rib increases continuously from the piston outlet-side flat portion to the first connecting rib and to the second connecting rib.
Gemäß den oben beschriebenen Anordnungen weist die obere Fläche des Kolbens die Ventilaussparungen, die Wölbung und die Mulde auf. Dies verbessert die Zündfähigkeit eines Kraftstoff-Luft-Gemisches und reduziert Verluste bei der Abkühlung der verbrannten Gase.According to the arrangements described above, the upper surface of the piston has the valve recesses, the bulge and the trough. This improves the ignitability of a fuel-air mixture and reduces losses when cooling the burned gases.
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORMFIRST EMBODIMENT
In der Folge wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine erfindungsgemäße Brennkammerstruktur eines Verbrennungsmotors beschrieben.A combustion chamber structure of an internal combustion engine according to the invention will be described below with reference to the drawings.
Die
Zunächst wird die Struktur beschrieben.First, the structure will be described.
Der Motor
In
Der Kolben
Die Brennkammer
In
Das Auslassventil
Die untere Fläche
In
Die Quetschflächen-Begrenzungsabschnitte
Die Quetschflächen-Begrenzungsabschnitte
Die Quetschflächen-Begrenzungsabschnitte
Der zylinderkopfeinlassseitige flache Abschnitt
In den
Die einlassseitigen Ventilaussparungen
Der Kolben
Die auslassseitigen Ventilaussparungen
Der kolbeneinlassseitige flache Abschnitt
Der kolbenauslassseitige flache Abschnitt
Der Kolben
Der Kolben
Die einlassseitigen Ventilaussparungen
Die auslassseitigen Ventilaussparungen
Die Wölbung
Die Wölbung
In den
In den
In
In
In den
Die Stellen
Die einlassseitige Rippe
Die auslassseitige Rippe
Die Stellen
Die auslassseitige Rippe
Die oben beschriebenen Anordnungen begrenzen die erste Mulde
Wenn die einlassseitige Rippe
In
Wie in den
Wie in
Wie in
Die Zündkerze
Der Abstand
In der Struktur der Brennkammer
Der Quetschflächen-Begrenzungsabschnitt
Der Quetschflächen-Begrenzungsabschnitt
Durch die oben beschriebenen Anordnungen wird durch die Einlassöffnungen
Der oben beschriebene Quetschflächen-Begrenzungsabschnitt
Die Struktur der Brennkammer
Wie oben beschrieben, ist in der oberen Fläche
Die Wölbung
Die erste Verbindungsrippe
Die einlassseitige Rippe
Ähnlich wie die einlassseitige Rippe
Aufgrund der oben beschriebenen Anordnungen befinden sich die einlassseitige Rippe
Somit ist es möglich, das Verdichtungsverhältnis zu erhöhen, ohne die Höhe der Wölbung
Wenn der Kolben
In der Struktur der Brennkammer
Aufgrund der oben beschriebenen Anordnungen führen die einlassseitigen Ventilaussparungen
Die Innenräume in den einlassseitigen Ventilaussparungen
Außerdem ist die erste Mulde
Ein Kühlungsverlust des Motors
In der Struktur der Brennkammer
Außerdem ist, wie oben beschrieben, die zweite Mulde
Somit dient die zweite Mulde
Obwohl die vorliegende Erfindung zum besseren Verständnis mit Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, ist offensichtlich, dass die Erfindung auf verschiedene Arten ausgebildet werden kann, ohne vom Grundsatz der Erfindung abzuweichen. Somit sind alle möglichen Änderungen der gezeigten Ausführungsform, die durchgeführt werden können, ohne vom in den beigefügten Ansprüchen dargelegten Prinzip der Erfindung abzuweichen, als in der Erfindung inbegriffen zu betrachten.Although the present invention has been described with reference to a preferred embodiment for better understanding, it will be apparent that the invention can be embodied in various ways without departing from the principle of the invention. Thus, all possible changes to the embodiment shown, which can be made without departing from the principle of the invention as set out in the appended claims, are to be regarded as included in the invention.
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