DE2407783A1 - COMBUSTION MACHINE WITH COMBUSTION CHAMBER TAP IN THE PISTON BOTTOM - Google Patents
COMBUSTION MACHINE WITH COMBUSTION CHAMBER TAP IN THE PISTON BOTTOMInfo
- Publication number
- DE2407783A1 DE2407783A1 DE19742407783 DE2407783A DE2407783A1 DE 2407783 A1 DE2407783 A1 DE 2407783A1 DE 19742407783 DE19742407783 DE 19742407783 DE 2407783 A DE2407783 A DE 2407783A DE 2407783 A1 DE2407783 A1 DE 2407783A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- recesses
- combustion
- bowl
- piston
- 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
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0645—Details related to the fuel injector or the fuel spray
- F02B23/0669—Details related to the fuel injector or the fuel spray having multiple fuel spray jets per injector nozzle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0618—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston having in-cylinder means to influence the charge motion
- F02B23/0624—Swirl flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0636—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston the combustion space having a substantially flat and horizontal bottom
- F02B23/0639—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston the combustion space having a substantially flat and horizontal bottom the combustion space having substantially the shape of a cylinder
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0645—Details related to the fuel injector or the fuel spray
- F02B23/0648—Means or methods to improve the spray dispersion, evaporation or ignition
- F02B23/0651—Means or methods to improve the spray dispersion, evaporation or ignition the fuel spray impinging on reflecting surfaces or being specially guided throughout the combustion space
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0696—W-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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/40—Squish effect
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0618—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston having in-cylinder means to influence the charge motion
- F02B23/0627—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston having in-cylinder means to influence the charge motion having additional bores or grooves machined into the piston for guiding air or charge flow to the piston bowl
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0618—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston having in-cylinder means to influence the charge motion
- F02B23/063—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston having in-cylinder means to influence the charge motion the combustion space in the piston interacting fluid dynamically with the cylinder head, the injector body or the cylinder wall
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Description
19. Februar 1974 -/Jg - 1 1February 19, 1974 - / Jg - 1 1
Dipl.Ing.Dr.Dr.h.c.Hans LIST,in Graz (Österreich)Dipl.Ing.Dr.Dr.h.c. Hans LIST, in Graz (Austria)
Brennkraftmaschine mit im Kolbenboden angeordneterInternal combustion engine with arranged in the piston crown
BrennraummuldeCombustion bowl
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit im Kolbenboden angeordneter Brennraummulde, insbesondere Dieselmotor mit direkter Einspritzung in den Zylinder, bei der die Verbrennungsluft mit einem Drall bezüglich der Zylinderachse in den Brennraum geführt ist.The invention relates to an internal combustion engine with a combustion bowl arranged in the piston crown, in particular Diesel engine with direct injection into the cylinder, in which the combustion air is swirled is guided into the combustion chamber with respect to the cylinder axis.
Nach den neueren Erkenntnissen im Motorenbau kann durch Verstärkung der Turbulenz der Luft im Brennraum und die damit verbundene bessere Mischung des Kraftstoffes mit der Verbrennungsluft der Ablauf der Verbrennung im günstigen Sinne beeinflußt werden. Bei Dieselmotoren mit direkter Einspritzung wirkt sich diese Einflußnahme auf den Verbrennungsvorgang in einer Verminderung der Rauchbildung und einer Vergleichmäßigung der Temperatur der brennenden Ladung über den gesamten Brennraum aus. Dies führt im allgemeinen zu einer Senkung des Stickoxydanteiles an den Abgasen, da Bereiche kleiner LuftüberSchüsse und somit hohe Verbrennungstemperaturen mit starker Stick_ oxydbildung vermieden werden»According to the latest findings in engine construction, the turbulence of the air in the combustion chamber can be increased by increasing the turbulence and the associated better mixing of the fuel with the combustion air, the combustion process be influenced in a favorable sense. In diesel engines with direct injection this influence on the combustion process in a reduction of smoke formation and an equalization the temperature of the burning charge over the entire combustion chamber. This generally leads to a reduction in the proportion of nitrogen oxide in the exhaust gases, as there are areas of small excess air and thus high combustion temperatures with strong nitrogen oxide formation can be avoided »
409837/0726409837/0726
Bei Dieselmotoren mit direkter Einspritzung in den im Kolben gelegenen Brennraum hängt nun die Güte der Mischung des Kraftstoffes mit der Verbrennungsluft einerseits von der Makrogemischbildung, also der groben Verteilung des Brennstoffes auf den Brennraum, und andererseits von der Mikrogemischbildung, d.h. der Mischung des Kraftstoffes mit der Luft in den kleinen und kleinsten Teilbereichen des Brennraumes ab. Für die Makrogemischbildung ist beispielsweise bei rasch laufenden Dieselmotoren der unteren Leistungsklassen eine Verteilung des Kraftstoffes im Brennraum von einer annähernd in der Brennraummitte liegenden Düse mit sternförmig angeordneten Strahlen vorgesehen. Die Verteilung des Kraftstoffes in den zwischen den Kraftstoffstrahlen gelegenen Brennraumsegmenten erfolgt dabei durch die durch entsprechende Gestaltung des Einlaßkanalsystems hervorgerufene !Rotation der Verbrennungsluft um die Zylinderachse.In diesel engines with direct injection into the combustion chamber located in the piston, the quality of the Mixing of the fuel with the combustion air on the one hand from the macro mixture formation, i.e. the coarse Distribution of the fuel to the combustion chamber and, on the other hand, the formation of micro-mixtures, i.e. the mixture of the fuel with the air in the small and smallest sub-areas of the combustion chamber. For the macro-mixture formation is, for example, in fast-running diesel engines of the lower performance classes a distribution of the fuel in the combustion chamber from a nozzle located approximately in the middle of the combustion chamber provided with beams arranged in a star shape. The distribution of the fuel in the between the fuel jets located combustion chamber segments is done by the appropriate design of the intake duct system caused! rotation of the combustion air around the cylinder axis.
Die Mikrogemischbildung basiert auf dem Vorhandensein einer gewissen Turbulenz der rotierenden Verbrennungsluft, welche nicht streng kreisförmigen Bahnen um die Zylinderachse folgt, sondern dazu überlagerte unregelmäßige Bewegungen ausführt, welche zur verbesserten Gemischbildung insoferne beitragen, als eine Vergleichmäßigung der Verteilung des Kraftstoffes auf die Verbrennungsluft erreicht wird.The formation of micro-mixtures is based on the presence of a certain turbulence in the rotating combustion air, which does not follow strictly circular paths around the cylinder axis, but superimposed irregular ones Performs movements which contribute to the improved mixture formation insofar as an equalization the distribution of the fuel to the combustion air is achieved.
Es ist nun das Ziel der vorliegenden Erfindung, bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Bauart die Mikrogemischbildung fördernde Maßnahmen zur Verstärkung der Turbulenz im unmittelbaren Brennraumbereich aufzufinden, die einen relativ geringen baulichen Aufwand erfordern und den Gesamtaufbau der Maschine unverändert lassen, sodaß auch eine nach-It is now the aim of the present invention in an internal combustion engine of the type mentioned at the beginning Measures promoting the formation of micro-mixtures to intensify the turbulence in the immediate area of the combustion chamber to find, which require a relatively low structural effort and the overall structure of the Leave the machine unchanged so that a subsequent
409837/0726409837/0726
trägliehe Ausstattung bereits vorhandener Motoren mit diesen turbulenzfordernden Mitteln möglich ist. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß in der TJmfangswand der Brennraummulde und "bzw. oder in der Stirnwand des Kolbens vom Öffnungsrand der Brennraummulde ausgehende Ausnehmungen vorgesehen sind, und daiß äer Querschnitt mindestens der Ausnehmungen der Brennraummulde unsymmetrisch ist, wobei in Drallriehtmag der Verbrennungsluft auf einen längeren flachen 'Querschnittsteil ein kürzerer Endteil folgt, der die Umfangswand .der Brennraummulde, vorzugsweise spitzwinklig schneidet«Slow equipping of existing engines with these turbulence-demanding means is possible. For this purpose it is provided according to the invention that in the peripheral wall of the combustion bowl and "or or recesses extending from the edge of the opening of the combustion bowl are provided in the end wall of the piston, and that the outer cross section of at least the recesses of the combustion bowl is asymmetrical, with swirl direction mag the combustion air is followed by a shorter end part on a longer flat 'cross-section, the circumferential wall of the combustion bowl, preferably cuts at an acute angle "
Auf diese Weise gelingt es, einen Teil der Strömungsenergie der rotierenden Luft, speziell in den peripheren Bereichen des Brennraumes, in zusätzliche Turbulenz umzuwandeln und an diesen wichtigen Stellen eine Verbesserung der Mikrogemischbildung zu erzielen» Im Bereich der Brennraummulde kommt diese verstärkte Turbulenz dadurch zustande, daß die in Wandnähe der Brennraummulde im Drehsinn der Zylinderladung strömenden Luftschichten in die Ausnehmungen der Muldenwand eintreten und dort in eine Richtung abgelenkt werden, die quer bzw, entgegen der Hauptströmungsrichtung der Eylinderladung gerichtet ist, was zu einer Verminderung des "Gesamtdralles der Zylinderladung unter gleichzeitiger Verstärkung ihrer Turbulenz führt. Die turbulente Strömung breitet sich daher im gesamten Kolbentoreinairaum aus und erreicht auch solche Stellen, an denen bei der üblichen glattwandigen Form der Brennraummulde vorwiegend reine Drehströmung herrscht.In this way it is possible to use a part of the flow energy of the rotating air, especially in the peripheral Areas of the combustion chamber to convert into additional turbulence and at these important points to achieve an improvement in the formation of micro-mixtures »In the area of the combustion bowl, this is stronger Turbulence is caused by the fact that the flow in the vicinity of the wall of the combustion bowl in the direction of rotation of the cylinder charge Layers of air enter the recesses in the bowl wall and are deflected there in one direction, which is directed transversely or against the main flow direction of the cylinder charge, which leads to a reduction of the "total twist of the cylinder charge simultaneous increase in their turbulence leads. The turbulent flow therefore spreads throughout Piston door room and also reaches those places where, with the usual smooth-walled shape of the combustion bowl, there is predominantly pure rotary flow.
Das Ausmaß der zusätzlichen Turbulenz kann dabei durch .die Anzahl und die Formgebung der vorhandenen Aus-The extent of the additional turbulence can be determined by the number and shape of the existing
409837/0726409837/0726
nehmungen variiert und den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden.and the respective requirements be adjusted.
Es ist zwar bereits eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art bekannt, bei der in die torusförmige Umfangswand der Brennraummulde zwei bis acht Nischen eingearbeitet sind, deren Anzahl mit der Anzahl der Düsenstrahlöffnungen übereinstimmt. Die einzelnen Nischen sind durch zur Zylindermitte vorstehende Vorsprünge voneinander getrennt. Die bekannte Ausbildung bezweckt zwar ebenfalls eine gewisse Ablenkung der wandparallelen Luftströmung gegen den mittleren Bereich des Brennraumes hin, doch erweist sich diese Maßnahme für die Ausbildung und Erhaltung einer verstärkten Turbulenz vor und während der Verbrennung wegen der starken Einschnürung der Eintrit-ts öffnung des torusförmigen Kolbenbrennraumes als zu wenig wirksam. Außerdem erlauben die im bekannten Falle symmetrisch ausgebildeten, nach einem Kreisbogen verlaufenden Brennraumnischen nur eine geringfügige Ablenkung der Luft gegen die Brennraummitte, keinesfalls, jedoch eine ausgeprägte Quer- oder Gegenströmung der aus den Nischen austretenden Luftschichten in be zug auf den im Brennraum rotierenden Kern der Zylinderladung.An internal combustion engine of the type mentioned is already known in which two to eight niches are incorporated into the toroidal peripheral wall of the combustion bowl, the number of which corresponds to the number of nozzle jet openings. The individual niches are separated from one another by projections protruding towards the center of the cylinder. The known design also aims at a certain deflection of the air flow parallel to the wall towards the central area of the combustion chamber, but this measure proves to be used for the formation and maintenance of increased turbulence before and during the combustion because of the strong constriction of the inlet opening of the toroidal piston combustion chamber as ineffective. In addition, the symmetrically formed in the known case, extending according to an arc combustion chamber recesses permit only a slight deflection of the air against the combustion chamber center, in no way, however, a pronounced transverse or counter-flow of the cylinder charge of the niches exiting air layers be train to the rotating in the combustion chamber core .
Bei der Brennkraftmaschine nach der Erfindung kann zusätzliche Turbulenz aber auch durch die Ausnehmungen der Kolbenstirnwand erzeugt werden. Diese Erscheinung beruht auf folgendem Prinzip: Beim Aufwärtsgang des Kolbens tritt bekanntlich vor Erreichen des oberen Totpunktes eine ^uetschströmung vom Kolbenrand in den Brennraum ein, welche die Turbulenz an der äußeren Peripherie des Brennraumes verstärkt. Bei der üblichen glatten Ausführung der Kolbenstirnfläche wird durch die Verdrängung der darüber befindlichen rotierenden Luft in den Kolbenbrennraum, dessen Inhalt im gleichen SinnIn the internal combustion engine according to the invention, however, additional turbulence can also be caused by the recesses the piston end wall are generated. This phenomenon is based on the following principle: When the As is well known, a squeezing flow occurs from the edge of the piston into the piston before the top dead center is reached A combustion chamber, which increases the turbulence on the outer periphery of the combustion chamber. With the usual Smooth execution of the piston face is due to the displacement of the rotating air above it into the piston combustion chamber, its contents in the same sense
409837/0726409837/0726
rotiert, zufolge der radialen Geschwindigkeitskomponente der verdrängten Luft in der Brennraummulde zusätzliche Turbulenz hervorgerufen. Diese zusätzliche Turbulenz wird aber durch die erfindungsgemäße Ausbildung wesentlich verstärkt, da die Quetschluft durch die Ausnahmungen der Kolbenstirnwand in die radiale Richtung bzw. in eine Bewegungsrichtung gelenkt wird, welche eine tangentielle Komponente entgegengesetzt der Drehrichtung der in der Brennraummulde kreisenden Luft besitzt. Auch hier besteht die Möglichkeit, durch die Anzahl, Formgebung und Richtung der Ausnehmungen der Kolbenstirnwand eine beliebige Anpassung an erwünschte !Turbulenz- und Drallverhältnisse vorzunehmen.rotates, according to the radial velocity component of the displaced air in the combustion bowl additional Caused turbulence. This additional turbulence is, however, caused by the design according to the invention significantly increased, since the squeezed air through the recesses in the piston end wall in the radial direction or is steered in a direction of movement which has a tangential component opposite to the direction of rotation which has circulating air in the combustion bowl. Here, too, there is the possibility, through the number, shape and direction of the recesses of the piston end wall any adaptation to desired! turbulence and To make twist ratios.
Werden nach der Erfindung Ausnehmungen sowohl in der Umfangswand der Brennraummulde als auch an der Kolbenstirnseite vorgesehen, so ist dafür gesorgt, daß die erwünschten turbulenten Strömungsbedingungen bis weit in die Verbrennungsperiode hinein aufrecht erhalten bleiben, wobei kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes des Kolbens ein neuerlicher Zuwachs an Turbulenz durch die beschriebene Quetschströmung zu verzeichnen ist.Are recesses according to the invention both in the peripheral wall of the combustion bowl and on the piston face provided, it is ensured that the desired turbulent flow conditions up to far are maintained into the combustion period, with shortly before reaching top dead center the piston shows a renewed increase in turbulence due to the described squeeze flow.
Da die erfindungsgemäßen Maßnahmen ausschließlich auf den Bereich des Kolbens selbst beschränkt sind, kann jede beliebige Brennkraftmaschine durch bloßen Austausch der Kolben ohne anderweitige bauliche Veränderung im Sinne des Erfindungsprinzips umgestaltet werden. Dies ist vor allem deshalb von Bedeutung, weil dann die Möglichkeit besteht, auch bei Motoren älterer Bauart den verschärften Bestimmungen des Umweltschutzes bezüglich der Abgasentgiftung zu entsprechen, ohne beträchtliche Umbaukosten in Kauf nehmen zu müssen.Since the measures according to the invention exclusively on the area of the piston itself are limited, any internal combustion engine can be replaced by a simple exchange the piston can be redesigned without any other structural change in accordance with the principle of the invention. This is especially important because it is then possible to use older engines as well Design to meet the stricter provisions of environmental protection with regard to exhaust gas decontamination without significant Having to accept conversion costs.
409837/0726409837/0726
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Ausnehmungen der Brennraunmulde im wesentlichen nach einer allgemeinen Zylinderfläche geformt und bilden mit der Umfangswand der Brennraummulde je eine scharfe, vorzugsweise etwa geradlinige Kante. Auf diese Weise entstehen an den Schnittstellen der kurzen Querschnittsendteile der Ausnehmungen mit der Muldenwand ausgeprägte, bis zur Kolbenstirnfläche durchgehende Abreißkanten, welche eine Verteilung der turbulenten Strömungsverhältnisse über die Höhe der Brennraummulde bewirken.According to a preferred embodiment of the invention, the recesses of the combustion bowl are essentially Shaped according to a general cylinder surface and each form with the peripheral wall of the combustion bowl a sharp, preferably approximately straight edge. In this way arise at the intersections of the short Cross-sectional end parts of the recesses with the bowl wall pronounced, continuous up to the piston face Tear-off edges, which distribute the turbulent flow conditions over the height of the combustion bowl cause.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens sind vorteilhaft erweise die beiden Querschnittsteile der Ausnehmungen der Brennraummulde von tangential aneinanderschließenden Kreiszylinderflachen mit unterschiedliehen Radien gebildet, von denen die den größeren Radius aufweisende, den flachen Querschnittsteil bildende Kreiszylinderfläche tangential an die Umfangswand der Brennraummulde anschließt. Diese Ausbildung der Ausnehmungen ist einerseits aus bearbeitung technischen Gründen günstig, weil sich die Präsarbeit auf die Herstellung kreiszylindrischer Flächen beschränkt, andererseits sind aber auch strömungstechnische Vorteile zu verzeichnen, welche darin bestehen, daß die wandnahen Teile der in der Brennraummulde rotierenden Luft ohne Richtungsänderung in die Ausnehmungen eintreten und sich innerhalb derselben tote Räume, die vom Luftstrom nicht getroffen werden, nicht ausbilden können.In a further development of the inventive concept, the two cross-sectional parts of the recesses are advantageous the combustion bowl is formed by tangentially adjoining circular cylinder surfaces with different radii, of which the circular cylindrical surface, which has the larger radius and which forms the flat cross-sectional part, is tangential adjoins the peripheral wall of the combustion bowl. These The formation of the recesses is, on the one hand, from processing favorable for technical reasons, because the precision work is limited to the production of circular cylindrical surfaces, on the other hand, however, there are also fluidic advantages, which consist in the fact that the near-wall parts of the air rotating in the combustion bowl enter the recesses without changing direction and within the same dead spaces, which from Airflow cannot be met, cannot form.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können weiters die Ausnehmungen der Brennraummulde oberhalb der Bodenfläche der Mulde endigen und kann die untere Begrehzungskante jeder Ausnehmung aus einem zum Muldenboden hin abfallenden, in der Abwicklung etwa geradlinigen Abschnitt und einem daran anschließenden, bogenförmigIn a further embodiment of the invention, the recesses of the combustion bowl can also be located above the bottom surface the trough end and the lower beveling edge of each recess can move from one to the trough bottom sloping, in the development approximately straight section and an adjoining, arcuate section
409837/0728409837/0728
zum Öffnungsrand der Brennraummulde ansteigenden Abschnitt bestehen. Diese Kantenausbildung fördert den erwünschten turbulenten Strömungszustand, indem der in die Ausnehmungen eintretenden Luft noch eine zusätzliche, die Verteilung der Wirbel über die Höhe des Muldenbrennraumes begünstigende Querbewegung erteilt wird.section rising to the edge of the opening of the combustion bowl exist. This edge formation promotes the desired turbulent flow condition by the an additional air entering the recesses, the distribution of the eddies over the height of the Trough combustion chamber favoring transverse movement granted will.
Erfindungsgemäß kann es auch von Vorteil sein, wenn die Umfangswand der Brennraummulde von einer Vielzahl schmaler, in Umfangsrichtung unmittelbar aneinandergrenzender Ausnehmungen gebildet ist. Solche Ausnehmungen wirken sich wie eine grobe Aufrauhung der Muldenwand aus, welche die Drehbewegung der Luft um die Zylinderachse zugunsten verstärkter Turbulenzerzeugung abbremst.According to the invention, it can also be advantageous if the circumferential wall of the combustion bowl is made up of a large number narrower, more directly adjacent in the circumferential direction Recesses is formed. Such recesses act like a rough roughening of the bowl wall from which the rotary movement of the air around the cylinder axis in favor of increased turbulence generation decelerates.
Vorteilhafterweise können nach einem weiteren Erfindungsmerkmal die unmittelbar aneinandergrenzenden Ausnehmungen sägezahnförmigen Querschnitt aufweisen0 Diese fertigungstechnisch ohne Schwierigkeiten zu verwirklichende Wandausbildung ermöglicht es, durch entsprechende Neigung der Planken der sägezahnförmigen Ausnehmungen weitgehend auf den Grad der zusätzlich entstehenden Turbulenz Einfluß zu nehmen.Advantageously, the directly adjacent recesses sawtooth-shaped cross-section may according to a further feature of the invention comprise 0 This manufacturing technology without difficulty to be realized wall structure makes it possible to take with the appropriate inclination of the planks of the sawtooth-shaped recesses largely on the degree of addition the resulting turbulence influence.
Erfindungsgemäß hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn die Ausnehmungen der Kolbenstirnwand als vom Öffnungsrand der Brennraummulde strahlenförmig divergierende Rillen, Nuten od.dgl. ausgebildet sind» Die vor Erreichen der oberen Kolbentotpunktlage sich ausbildende Quetschströmung wird dann von den genannten Rillen oder Hüten in einer definierten Richtung von der Peripherie des Kolbens zur Brennraummulde hin geleitet. According to the invention it has proved to be particularly advantageous if the recesses in the piston end wall than from the opening edge of the combustion bowl radiate diverging grooves, N u th or the like. are formed »The squeezing flow that forms before the piston reaches the top dead center position is then guided by the grooves or hats mentioned in a defined direction from the periphery of the piston to the combustion bowl.
409837/0726409837/0726
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sollten die Ausnehmungen der Kolbenstirnwand etwa radial oder gegenüber der radialen Richtung entgegen dem Drehsinn der Verbrennungsluft im spitzen Winkel versetzt angeordnet sein. Die beim Aufwärtsgang des Kolbens innerhalb der Ausnehmungen der Kolbenstirnwand zum Hand der Brennraummulde strömende Luft prallt dann mit den rotierenden Luftschichten am Rand" der Brennraummulde unter einem beliebig wählbaren Winkel zusammen, sodaß sich eine kräftige Turbulenz ausbilden kann. Je größer dabei die dem Drehsinn der Zylinderladung entgegengesetzte ßtrömungsicomponente dieser in den Ausnehmungen der Kolbenstirnfläche nach innen geführten Luftströme ist, desto größer wird auch die entstehende Turbulenz des Brennrauminhaltes bei entsprechender Verminderung des resultierenden Dralles sein.According to a further embodiment of the invention, the recesses of the piston end wall should be approximately radial or opposite to the radial direction against the direction of rotation of the combustion air at an acute angle be arranged offset. During the upward movement of the piston within the recesses of the piston end wall Air flowing to the hand of the combustion bowl then collides with the rotating layers of air at the edge " the combustion bowl together at any angle so that a strong turbulence is formed can. The greater the ßtrömungsicomponente opposite to the direction of rotation of the cylinder charge the air currents guided inwards in the recesses of the piston end face, the greater it also becomes the resulting turbulence in the contents of the combustion chamber with a corresponding reduction in the resulting swirl be.
Erfindungsgemäß kann weiters die Tiefe der Ausnehmungen der Kolbenstirnwand zum Öffnungsrand der Brennraummulde hin zunehmen. Der jeweils zweckmäßigste Querschnittsverlauf der Ausnehmungen kann allenfalls empirisch ermittelt werden.According to the invention, the depth of the recesses in the piston end wall to the opening edge of the combustion bowl can also be adjusted to increase. The most appropriate cross-sectional shape of the recesses can at best be empirical be determined.
Wenn die Ausnehmungen der Kolbenstirnwand als Nuten ausgebildet sind, ist es schließlich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung von besonderem Vorteil, wenn jeweils die bezüglich der Drallrichtung der Verbrennungsluft vorne gelegene Nutflanke abgeflacht und die andere Nutflanke zur Kolbenstirnfläche hin bogenförmig ansteigend ausgebildet ist. Zweck dieser Anordnung ist es, den durch die Nuten in den Kolbenbrennraum tretenden Luftstrom zu verstärken. Die sich oberhalb der Kolbenstirnwand drehende Luft trifft dann auf eine Nutflanke,If the recesses of the piston end wall are designed as grooves, it is finally after another Feature of the invention of particular advantage when each with respect to the swirl direction of the combustion air The groove flank at the front is flattened and the other groove flank rises in an arc shape towards the piston face is trained. The purpose of this arrangement is to prevent the piston entering the piston combustion chamber through the grooves Increase airflow. The air rotating above the piston front wall then hits a groove flank,
£09837/0726£ 09837/0726
wird dort abgelenkt und fließt sodann in Längsrichtung der Nut in die Brennraummulde, Αμοη bei dieser Ausführung wird je nach Richtung der Nuten und der erzielten Heftigkeit des Zusammenpralles des Stromes der verdrängten Luft mit dem rotierenden Inhalt der Brennraummulde mehr oder-weniger Turbulenz erzeugt.is deflected there and then flows in the longitudinal direction of the groove into the combustion bowl, Αμοη in this Execution is depending on the direction of the grooves and the intensity of the collision of the stream achieved displaced air with the rotating contents of the combustion bowl produces more or less turbulence.
Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausflihrungsbeispiele näher erläutert. Es zeilen Pig. 1 einen Axialschnitt des Zylinder- und Zyliriderkopfbereiches einer Brennkraftmaschine nach der Erfindung gemäß der Schnittlinie I-I in Fig. 2, Jig. 2 eine Draufsicht des Kolbens aus Pig. 1, Fig. 3 den Axialschnitt einer abgewandelten Ausführungsform des Kolbens einer Brennkraftmaschine nach der Erfindung, die Fig. 4 bis 6 weitere Gestaltungsformen von Kolben der erfindungsgemäßen Art in Draufsicht, Figo 7 einen Axialschnitt eines weiteren Ausführungsbeispieles nach der Erfindung, Fig. 8 eine Draufsicht.des Kolbens aus Fig. 7, Fig. 9 eine abgeänderte Variante des Kolbens nach Fig. 8 in Draufsicht, Fig. 10 ein weiteres Gestaltungsbeispiel eines Kolbens nach der Erfindung in Draufsicht, Fig. 11 eine Abwicklung der Umfangskante eines Kolbens nach Fig. 10 und Fig. 12 eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung im Axialschnitt.The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments shown in the drawing. It lines Pig. 1 shows an axial section of the cylinder and Zyliriderkopfbereiches an internal combustion engine according to the Invention according to the section line I-I in Fig. 2, Jig. 2 a top view of the piston from Pig. 1, Fig. 3 shows the axial section of a modified embodiment of the Piston of an internal combustion engine according to the invention, FIGS. 4 to 6 show further designs of pistons of the type according to the invention in plan view, Figo 7 a Axial section of a further embodiment according to the invention, Fig. 8 is a plan view of the piston 7, 9 a modified variant of the piston according to FIG. 8 in plan view, FIG. 10 a further design example of a piston according to the invention in plan view, FIG. 11 shows a development of the peripheral edge of a Piston according to FIGS. 10 and 12, a further embodiment variant of the invention in axial section.
Bei den dargestellten Brennkraftmaschinen handelt es sich durchwegs um Dieselmotoren mit direkter Einspritzung in den im Kolbenboden angeordneten muldenförmigen Brennraum. Der Zylinder 1, der Kolben 2 sowie der Zylinder-· kopf 3 sind in der Zeichnung nur teilweise dargestellt. In Fig. 1 sind außerdem der Einlaßkanal 4» das Einlaßventil 5 und die Einspritzdüse 6 eingezeichnet. In den Ausführungsbeispielen werden Vierloch-Einspr.itzdüsen gezeigt, deren Düsenstrahlen mit 7 bezeichnet sind.The internal combustion engines shown are consist of diesel engines with direct injection into the trough-shaped combustion chamber in the piston crown. The cylinder 1, the piston 2 and the cylinder head 3 are only partially shown in the drawing. In Fig. 1, the inlet channel 4, the inlet valve 5 and the injection nozzle 6 are also shown. In the Exemplary embodiments are four-hole injection nozzles shown, the nozzle jets of which are denoted by 7.
. 409837/0726. 409837/0726
- ίο -- ίο -
Im Rahmen der Erfindung können selbstverständlich Einspritzdüsen mit einer anderen Anzahl von Düsen- ' öffnungen und in einer von der dargestellten Anordnung abweichenden Lage vorgesehen werden.In the context of the invention, of course, injection nozzles with a different number of nozzle ' Openings and are provided in a position deviating from the arrangement shown.
Wie bereits erwähnt, weist jeder.der dargestellten Kolben 2 eine Brennraummulde 8 auf, deren Boden 9 gemäß Fig. 1 gewölbt oder aber auch eben ausgeführt sein kann, wie dies in Fig. 3, 7 und 12 ersichtlich ist. Die TJmfangswand 10 der Brennraummulde 8 besitzt bei den dargestellten Ausführungsbeispielen theoretisch die Form etwa eines Kreiszylinders, sie kann aber auch, je nach Bauart der Maschine, hievon abweichende Formen haben. Der Offnungsrand der Brennraummulde 8, also die bchnittkontur mit der Kolbenstirnflache 11, ist mit 12 bezeichneteAs already mentioned, each of the pistons 2 shown has a combustion bowl 8, the bottom 9 of which According to FIG. 1, it can be curved or else flat, as can be seen in FIGS. 3, 7 and 12 is. The peripheral wall 10 of the combustion bowl 8 theoretically has in the illustrated embodiments the shape of a circular cylinder, for example, but it can also deviate from this, depending on the type of machine Have shapes. The edge of the opening of the combustion bowl 8, i.e. the cut contour with the piston face 11, is denoted by 12
Bei den Ausführungen der Brennkraftmaschine nach Fig. bis 6 sind in der Umfangswand 10 der Brennraummulde vom Offnungsrand 12 ausgehende, über den Umfang der Brennraummulde 8 gleichmäßig verteilte Ausnehmungen 13 vorgesehen, die einen unsymmetrischen Querschnitt aufweisen, wobei in dir durch die Pfeile 14 veranschaulichten Drallrichtung der Verbrennungsluft im Brennraum auf einen längeren flachen Querschnittsteil 15 ein kurzer Endteil 16 folgt, der die Umfangswand 10 der Brenn-· raummulde 8 vorzugsweise spitzwinklig schneidet. An der Schnittstelle ist eine scharfe Kante 17 als Abreißkante für die aus den Ausnehmungen 13 austretenden, "wandnahen Luftschichten ausgebildet. Wenn die Ausnehmungen 13 nach einer allgemeinen Zylinderfläche geformt sind und im wesentlichen bis zum Boden 9 der Brennraummulde 8 durchgehen, so bildet sich eine geradlinige, zur Kolbenachse 18 etwa parallele Abreißkante 17 aus. Durch die Ausnehmungen 13 werden die wandnahen LuftschichtenIn the designs of the internal combustion engine according to FIGS. To 6, the combustion chamber bowl is in the peripheral wall 10 starting from the opening edge 12, beyond the scope of the Combustion bowl 8 evenly distributed recesses 13 are provided which have an asymmetrical cross section have, illustrated in you by the arrows 14 Swirl direction of the combustion air in the combustion chamber on a longer flat cross-sectional part 15 a short one The end part 16 follows, which intersects the peripheral wall 10 of the combustion chamber trough 8, preferably at an acute angle. At the The interface is a sharp edge 17 as a tear-off edge for the "near the wall" emerging from the recesses 13 Air layers formed. When the recesses 13 are shaped according to a general cylindrical surface and go through essentially to the bottom 9 of the combustion bowl 8, a straight line to the piston axis is formed 18 approximately parallel tear-off edge 17 from. The air layers close to the wall become through the recesses 13
409837/0726409837/0726
gegen die Brennraummitte hin abgelenkt und prallen daher mit dem in der Brennraummulde 8 rotierenden Luftkern zusammen, wodurch ein Teil der Strömungsenergie in Turbulenz umgesetzt und der Drall der Zylinderladung entsprechend reduziert wird. Je stärker die Ablenkung der die Ausnehmungen 13 durchströmenden Luft ist, desto starker ist auch die beim Zusammenprall mit dem rotierenden Luftkern entstehende Turbulenz. Bei starker Krümmung des. Querschnitts-Endteiles 16 der Ausnehmungen 13 kommt es, wie Fig. 4 zeigt, zur Ausbildung einer auegeprägten Gegenströmung entsprechend dem Pfeil 19. Hier entsteht eine sehr kräftige Turbulenz unter erheblicher Abschwächung des resultierenden Dralles der Verbrennungsluft„deflected towards the center of the combustion chamber and therefore collide with the air core rotating in the combustion chamber bowl 8 together, whereby part of the flow energy is converted into turbulence and the swirl of the cylinder charge accordingly is reduced. The stronger the deflection of the air flowing through the recesses 13, the stronger is also the turbulence that occurs when it collides with the rotating air core. If the. Cross-sectional end part 16 of the recesses 13 occurs As FIG. 4 shows, for the formation of an embossed counterflow according to the arrow 19. This occurs a very strong turbulence with a considerable weakening of the resulting swirl of the combustion air "
In Fig. 5 sind verschiedene i^uerschnittsf ormen der Ausnehmungen 13 ersichtlich, bei denen der Querschnitt-Endteil 16, 16', bzw. 16" unterschiedlich starke Krümnung besitzt. Die Kantenform 16 führt zu hoher, die Kantenform 16· zu mittlerer und die Kantenform 16" zu relativ geringer Turbulenzbildung im Bereich der Brennraummulde 8. Es erweist sich als vorteilhaft, wenn der flache Querschnittsteil 15 den Grundkreis der Umfangswand 10 tangiert, beispielsweise also als Kreisbogen mit größerem Radius als der Grundkreis der Umfangswand 10 ausgeführt ist. Damit ist sichergestellt, daß die in die Ausnehmungen 13 eintretende Luft die Ausnehmungen erfüllt und nirgends tote Räume entstehen, die vom Luftstrom nicht getroffen werden.In Fig. 5 there are various cross-sectional shapes of the recesses 13 can be seen, in which the cross-sectional end part 16, 16 ', or 16 "different degrees of curvature owns. The edge shape 16 leads to higher, the edge shape 16 · to medium and the edge shape 16 ″ to relative less turbulence formation in the area of the combustion bowl 8. It proves to be advantageous if the flat Cross-sectional part 15 is tangent to the base circle of the peripheral wall 10, for example as a circular arc larger radius than the base circle of the peripheral wall 10 is executed. This ensures that the Recesses 13 entering air fills the recesses and nowhere dead spaces arise from the air flow not be hit.
Wie Fig. 6 zeigt, kann auch eine Vielzahl relativ schmaler, unmittelbar aneinandergrenzender Ausnehmungen 13 vorgesehen werden, die mit der Umfangswand 10 der Brennraummulde 8 eine Vielzahl von Abreißkanten 17 bilden. Die Ausnehmungen 13 wirken wie eine grobe Aufrauhung der Muldenwand und führen zu einer starken AbbremsungAs FIG. 6 shows, a plurality can also be relative narrow, directly adjoining recesses 13 are provided, which are connected to the peripheral wall 10 of the Combustion bowl 8 form a plurality of tear-off edges 17. The recesses 13 act like a rough roughening the bowl wall and lead to a strong deceleration
409837/0726409837/0726
des resultierenden Dralles der Verbrennungsluft zugunsten erhöhter Turbulenz. Der Querschnitt dieser schmalen Ausnehmungen kann, wie in Pig. 6 links oben dargestellt, mit in Drallrichtung zunehmender Krümmung oder, wie rechts unten in Fig. 6 bei 20 gezeigt, sägezahnartig ausgebildet sein. Mit der Form der Zahnflanken kann auch hier der Grad der zusätzlichen Turbulenz beliebig variiert werden.the resulting swirl of the combustion air in favor increased turbulence. The cross-section of these narrow recesses can, as in Pig. 6 top left shown, with increasing curvature in the direction of twist or, as shown at the bottom right in FIG. 6 at 20, sawtooth-like be trained. With the shape of the tooth flanks, the degree of additional turbulence can also be arbitrary can be varied.
Für den entstehenden Strömungszustand in der Brennraummulde 8 ist nicht allein die Querschnittsform der Ausnehmungen 13, sondern auch deren Verlauf in Richtung zum Boden 9 der Brennraummulde 8 hin maßgeblich. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, können beispielsweise die Ausnehmungen der Brennraummulde 8 bereits oberhalb der Bodenfläche 9 der Mulde endigen, wobei die untere Begrenzungskante 21 jeder Ausnehmung 13 aus einem zum Boden 9 hin abfallenden, in der Abwicklung etwa geradlinigen Abschnitt und einem daran anschließenden, bogenförmig zum Öffnungsrand 12 aufsteigenden Abschnitt bestehen kann. Der Verlauf der Kante 21 ist dabei mitbestimmend für die Verteilung der turbulenten Strömungszonen über die Höhe der Brennraumiiiulde 8 οThe cross-sectional shape of the recesses is not the only factor determining the flow state that arises in the combustion bowl 8 13, but also their course in the direction of the bottom 9 of the combustion bowl 8 is decisive. As shown in Fig. 3, for example, the recesses in the combustion bowl 8 can already be above the bottom surface 9 the trough end, the lower boundary edge 21 of each recess 13 from a sloping towards the bottom 9, in the development approximately straight section and an adjoining, arcuate section towards the opening edge 12 ascending section can exist. The course of the Edge 21 is also decisive for the distribution of the turbulent flow zones over the height of the combustion chamber hollow 8 ο
Eine weitere Möglichkeit, gemäß der Erfindung zusätzliche Turbulenz zu erzeugen, besteht in einer besonderen Ausbildung der Kolbenstirnwand 11, Bei Dieselmotoren üblicher Bauart ist die zwischen der Peripherie des Kolbens 2 und dem Öffnungsrand 12 der Brennraummulde 8 gebildete ringförmige Stirnfläche des Kolbens glatt ausgeführt. Wenn sich nun der Kolben 2 gegen den oberen Totpunkt hin bewegt, entsteht zwischen der Kolbenstirnfläche 11 und dem Zylinderkopfboden eine Quetschströmung, wobei durch die Verdrängung der oberhalb befindlichen Luft in die Brennraunmiulde 8, deren Inhalt im gleichen Sinn rotiert, infolge der radialen Geschwindigkeitsi^omponente der ver-Another possibility of generating additional turbulence according to the invention consists in a special design the piston end wall 11, in diesel engines of the usual design is between the periphery of the piston 2 and the opening edge 12 of the combustion bowl 8 formed annular end face of the piston executed smooth. if now the piston 2 moves towards the top dead center, arises between the piston face 11 and the Cylinder head bottom a squeezing flow, whereby by the displacement of the air located above in the combustion chamber hollow 8, the content of which rotates in the same sense, due to the radial velocity component of the
409837/0726409837/0726
drängten luft in der Brennraummulde 8 zusätzliche Turbulenz entsteht. Gemäß der Erfindung wird diese zusätzliche Turbulenz dadurch wesentlich verstärkt, daß auch an der Kolbenstirnfläche 11 Ausnehmungen 22 vorgesehen werden, welche die Quetschluft in radiale oder gegenüber der radialen .Richtung entgegen dem Drehsinn der Luft im spitzen Winkel versetzte Richtung leiten. Es kommt dann im Bereich des Öffnungsrandes 12 der Brennraurnmulde 8 durch den Zusammenprall der durch die Ausnehmungen 22 in die Brennraummulde 8 eintretenden Teilluftströme mit dem rotierenden Luftkern in der Brennraumzur Ausbildung verstärkter Turbulenz,If air is forced into the combustion bowl 8, additional turbulence is created. According to the invention, this is additional Turbulence is significantly increased in that recesses 22 are also provided on the piston end face 11 be, which the squeezed air in the radial or opposite the radial .Rrichtung opposite to the direction of rotation Direct air at an acute angle offset direction. It then comes in the area of the opening edge 12 of the combustion chamber trough 8 by the collision of the through the recesses 22 partial air flows entering the combustion bowl 8 with the rotating air core in the combustion chamber to create increased turbulence,
Die Ausnehmungen 22 können, wie in den Fig. 7f8,9 und 12 zu ersehen, die Form von Rillen oder Nuten haben, die ggf. eine zur Brennraummulde·8 hin zunehmende Tiefe aufweisen können (vgl. Fig. 12). Man kann jedoch noch eine weitere Verstärkung der zusätzlichen Turbulenz dadurch erzielen, daß man die Ausnehmungen 22 entsprechend den Fig. 10 und 11 gestaltet. Bei dieser Ausführung ist die bezüglich der Jjrallrichtung 14 vorne gelegene Nutflanke 23 abgeflacht, wogegen die andere Mutflanke 24 zur Kolbenstirnfläche 11 hin bogenförmig ansteigend ausgebildet ist. Es entstehen dann im Bereich der Ausnehmungen 22 besondere Strömungsverhältnisse, wie sie durch die Pfeile 25 in Fig. 10 veranschaulicht sind. Dabei wird die sich oberhalb des KoI-bena 2 drehende Luft von der Nutflanke 24 gegen die Brennraummulde 8 hin abgelenkt und es erfolgt wieder im Bereich des Offnungsrandes 12 der Brennraummulde 8 ein Zusammenprall mit der in der Mulde rotierenden Luft unter Ausbildung zusätzlicher Turbulenz.The recesses 22 may, as the shape of grooves or slots have in FIGS. 7 to be seen f 8,9 and 12, which may have optionally a increasing toward the combustion chamber recess depth x 8 (see. Fig. 12). However, a further increase in the additional turbulence can be achieved by designing the recesses 22 as shown in FIGS. In this embodiment, the groove flank 23 located at the front with respect to the jjrallrichtung 14 is flattened, whereas the other mutant flank 24 is designed to rise in an arc shape towards the piston end face 11. Special flow conditions then arise in the area of the recesses 22, as illustrated by the arrows 25 in FIG. 10. The air rotating above the column 2 is deflected by the groove flank 24 towards the combustion bowl 8 and there is again in the area of the opening edge 12 of the combustion bowl 8 a collision with the air rotating in the bowl with the formation of additional turbulence.
Man kann die Verdrängungswirkung bei Annäherung des Kolbens an den oberen lj-'otpunkt und die durch die Rillen 22 erzeugte Turbulenz noch dadurch verstärken, daß manYou can increase the displacement effect when the piston approaches the upper lj -'otpunkt and the turbulence generated by the grooves 22 by the fact that
' Λ 09837/0726'Λ 09837/0726
-H--H-
geinäß Fig. 12 am Zylinderkopf 3 einen zentralen Fortsatz 26 vorsieht, der kurz vor Erreichen der oberen Totpunktlage des Kolbens in die isrennraummulde 8 eindringt OAccording to FIG. 12, a central extension on the cylinder head 3 26 provides, which penetrates into the isrennraumulde 8 shortly before reaching the top dead center position of the piston O
409837/0726409837/0726
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AT179073 | 1973-02-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2407783A1 true DE2407783A1 (en) | 1974-09-12 |
Family
ID=3521025
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19742407783 Pending DE2407783A1 (en) | 1973-02-28 | 1974-02-19 | COMBUSTION MACHINE WITH COMBUSTION CHAMBER TAP IN THE PISTON BOTTOM |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2407783A1 (en) |
Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2304775A1 (en) * | 1975-03-20 | 1976-10-15 | Maschf Augsburg Nuernberg Ag | FOUR STROKE GAS ENGINE, PROVEN IGNITION WITH COMBUSTION CHAMBER IN THE PISTON |
FR2361536A1 (en) * | 1976-08-10 | 1978-03-10 | Maschf Augsburg Nuernberg Ag | AIR COMPRESSION AND DIRECT INJECTION MOTOR |
FR2365697A1 (en) * | 1976-09-23 | 1978-04-21 | Lister & Co Ltd R A | IMPROVEMENTS TO PISTONS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES |
DE2753341A1 (en) * | 1977-11-30 | 1979-05-31 | Daimler Benz Ag | Compression ignition IC engine - has trough in piston with recess for each injector jet in wall |
US4166436A (en) * | 1976-11-15 | 1979-09-04 | Toyota Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Combustion chamber of an internal combustion engine |
DE3044442C1 (en) * | 1980-11-26 | 1982-06-03 | Bayerische Motoren Werke AG, 8000 München | Combustion process for a reciprocating piston internal combustion engine with direct injection |
WO1985000198A1 (en) * | 1983-06-28 | 1985-01-17 | Perkins Engines Group Limited | Internal combustion engine piston |
DE3501271A1 (en) * | 1985-01-16 | 1986-07-17 | Yanmar Diesel Engine Co., Ltd., Osaka | Main combustion chamber of a diesel engine with direct injection |
US4635597A (en) * | 1985-01-16 | 1987-01-13 | Yanmar Diesel Engine Co., Ltd. | Structure of a main combustion chamber of a diesel engine of a direct injection type |
US4641617A (en) * | 1983-04-16 | 1987-02-10 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Direct injection type internal combustion engine |
DE3742574C1 (en) * | 1987-12-16 | 1989-03-02 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Internal-combustion engine with a combustion space in the piston head |
FR2756589A1 (en) * | 1996-12-02 | 1998-06-05 | Inst Francais Du Petrole | Direct injection compression ignition internal combustion engine |
FR2776754A1 (en) * | 1998-03-31 | 1999-10-01 | Renault | COMBUSTION CHAMBER AND INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
FR2859244A1 (en) * | 2003-08-28 | 2005-03-04 | Renault Sa | Piston for compression ignition internal combustion engine, has boss formed in flange to create aerodynamic turbulence at level of input edge of bowl during preparation of fuel-air mixture and combustion |
DE102014010714A1 (en) * | 2014-07-19 | 2016-01-21 | Deutz Aktiengesellschaft | combustion process |
US20160102596A1 (en) * | 2014-10-08 | 2016-04-14 | Mahle Industries, Incorporated | Piston crown cooling feature for diesel engines |
EP3176402A1 (en) * | 2015-12-02 | 2017-06-07 | Caterpillar Energy Solutions GmbH | Piston for a gaseous fuel internal combustion engine |
US9869270B1 (en) | 2016-10-31 | 2018-01-16 | Caterpillar Inc. | Piston design for jet placement |
CN107636277A (en) * | 2015-03-31 | 2018-01-26 | 阿凯提兹动力公司 | Combustion chamber for the asymmetrical shape of opposed-piston engine |
US9995203B2 (en) | 2016-10-27 | 2018-06-12 | Caterpillar Inc. | Piston design for flow re-direction |
US10087882B2 (en) | 2016-10-31 | 2018-10-02 | Caterpillar Inc. | Piston design for splitting jets |
-
1974
- 1974-02-19 DE DE19742407783 patent/DE2407783A1/en active Pending
Cited By (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2304775A1 (en) * | 1975-03-20 | 1976-10-15 | Maschf Augsburg Nuernberg Ag | FOUR STROKE GAS ENGINE, PROVEN IGNITION WITH COMBUSTION CHAMBER IN THE PISTON |
FR2361536A1 (en) * | 1976-08-10 | 1978-03-10 | Maschf Augsburg Nuernberg Ag | AIR COMPRESSION AND DIRECT INJECTION MOTOR |
FR2365697A1 (en) * | 1976-09-23 | 1978-04-21 | Lister & Co Ltd R A | IMPROVEMENTS TO PISTONS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES |
US4166436A (en) * | 1976-11-15 | 1979-09-04 | Toyota Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Combustion chamber of an internal combustion engine |
DE2753341A1 (en) * | 1977-11-30 | 1979-05-31 | Daimler Benz Ag | Compression ignition IC engine - has trough in piston with recess for each injector jet in wall |
DE3044442C1 (en) * | 1980-11-26 | 1982-06-03 | Bayerische Motoren Werke AG, 8000 München | Combustion process for a reciprocating piston internal combustion engine with direct injection |
US4641617A (en) * | 1983-04-16 | 1987-02-10 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Direct injection type internal combustion engine |
US4616612A (en) * | 1983-06-28 | 1986-10-14 | Perkins Engines Group Limited | Internal combustion engine piston |
WO1985000198A1 (en) * | 1983-06-28 | 1985-01-17 | Perkins Engines Group Limited | Internal combustion engine piston |
DE3501271A1 (en) * | 1985-01-16 | 1986-07-17 | Yanmar Diesel Engine Co., Ltd., Osaka | Main combustion chamber of a diesel engine with direct injection |
US4635597A (en) * | 1985-01-16 | 1987-01-13 | Yanmar Diesel Engine Co., Ltd. | Structure of a main combustion chamber of a diesel engine of a direct injection type |
DE3742574C1 (en) * | 1987-12-16 | 1989-03-02 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Internal-combustion engine with a combustion space in the piston head |
FR2756589A1 (en) * | 1996-12-02 | 1998-06-05 | Inst Francais Du Petrole | Direct injection compression ignition internal combustion engine |
FR2776754A1 (en) * | 1998-03-31 | 1999-10-01 | Renault | COMBUSTION CHAMBER AND INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
EP0947677A1 (en) * | 1998-03-31 | 1999-10-06 | Renault | Combustion chamber and internal combustion engine |
FR2859244A1 (en) * | 2003-08-28 | 2005-03-04 | Renault Sa | Piston for compression ignition internal combustion engine, has boss formed in flange to create aerodynamic turbulence at level of input edge of bowl during preparation of fuel-air mixture and combustion |
DE102014010714A1 (en) * | 2014-07-19 | 2016-01-21 | Deutz Aktiengesellschaft | combustion process |
US20160102596A1 (en) * | 2014-10-08 | 2016-04-14 | Mahle Industries, Incorporated | Piston crown cooling feature for diesel engines |
CN107636277A (en) * | 2015-03-31 | 2018-01-26 | 阿凯提兹动力公司 | Combustion chamber for the asymmetrical shape of opposed-piston engine |
EP3176402A1 (en) * | 2015-12-02 | 2017-06-07 | Caterpillar Energy Solutions GmbH | Piston for a gaseous fuel internal combustion engine |
US9995203B2 (en) | 2016-10-27 | 2018-06-12 | Caterpillar Inc. | Piston design for flow re-direction |
US9869270B1 (en) | 2016-10-31 | 2018-01-16 | Caterpillar Inc. | Piston design for jet placement |
US10087882B2 (en) | 2016-10-31 | 2018-10-02 | Caterpillar Inc. | Piston design for splitting jets |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2407783A1 (en) | COMBUSTION MACHINE WITH COMBUSTION CHAMBER TAP IN THE PISTON BOTTOM | |
DE3590066C2 (en) | ||
DE2739419C2 (en) | Combustion chamber in the piston of an air-compressing self-igniting internal combustion engine | |
EP0383001B1 (en) | Air-compressing valve-controlled internal-combustion engine | |
DE10303859A1 (en) | Nozzle assembly for injecting and swirling fuel | |
CH211350A (en) | Injection internal combustion engine. | |
EP0598941B1 (en) | Spark ignition internal combustion engine with combustion space arranged in piston | |
DE3520775C2 (en) | ||
DE2909419A1 (en) | COMBUSTION CHAMBER FOR COMBUSTION MACHINES WITH DIRECT INJECTION | |
DE2945490A1 (en) | AIR COMPRESSING, DIRECTLY INJECTING INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
DE2652662A1 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH A SUSPECTING PISTON | |
DE2934615A1 (en) | SELF-IGNITIONING 4-STROKE PISTON PISTON COMBUSTION ENGINE. | |
DE3003411C2 (en) | Self-igniting reciprocating internal combustion engine | |
DE69008131T2 (en) | Internal combustion engine. | |
DE3347518C2 (en) | Inlet port in the cylinder head of an internal combustion engine | |
DE3742574C1 (en) | Internal-combustion engine with a combustion space in the piston head | |
DE3501271C2 (en) | Main combustion chamber of a diesel engine with direct injection | |
DE1915531A1 (en) | Method and device for fuel combustion in the cylinder of an internal combustion engine | |
DE2809914A1 (en) | COMBUSTION ENGINE | |
DE2112088C2 (en) | Vortex generating device for installation in a vortex tube of a centrifugal separator | |
DE2753341A1 (en) | Compression ignition IC engine - has trough in piston with recess for each injector jet in wall | |
DE712655C (en) | Pre-chamber for internal combustion engines with a cross-section that changes in the direction of the fuel jet | |
DE1083084B (en) | Air-compressing internal combustion engine with self-ignition | |
DE2420947C3 (en) | ||
AT378992B (en) | AIR-COMPRESSING, DIRECTLY INJECTING ENGINE |