DE2501518A1

DE2501518A1 - Gemischverdichtende brennkraftmaschine mit fremdzuendung

Info

Publication number: DE2501518A1
Application number: DE19752501518
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Ing Dorsch; Roland Detlev Dipl Ing Zebli
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1975-01-16
Filing date: 1975-01-16
Publication date: 1976-07-22

Description

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Germschverdichtende Brennkraftmaschine mit Fremdzündung.

Die Erfindung betrifft eine gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit Fremdzündung und hängend angeordneten Ventilen, deren Brennraum durch eine Ausnehmung im Zylinderkopf und durch den zwei gegenüberliegende Erhebungen aufweisenden Kolbenboden begrenzt wird, wobei der Durchmesser des Kolbenbodens und der Durchmesser der Ausnehmung im Zylinderkopf annähernd gleich groß sind.

Es sind gemischverdichtende Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung bekannt (DT-PS 1 008 524), bei denen die Erhebungen durch zwei den Brennraum unterteilende Trennwände gebildet werden, Die Trennwände weisen gegenüber der zylindrischen Ausnehmung im Zylinderkopf parallel verlaufende gerade Oberflächen auf, so daß sich während des Kompressionshubes aufgrund der sich bildenden ungünstigen Quetschspalte zwischen der Oberfläche der Trennwände und der Grundfläche der Ausnehmung im Zylinderkopf die Strömungsenergie zur Verwirbelung des Luft-Brennstoff-Gemisches auf die durch die Trennwände gebildeten Kammern verteilt, wodurch die Verwirbelungswirkung stark vermindert wird. Weiter sind gemischverdichtende Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung bekannt (DT-PS 1 093 138), bei denen der Brennraum durch eine Ausnehmung im Zylinderkopf und durch den eine sich über einen Teilbereich des Kolbenumfanges erstreckende Erhebung aufweisenden Kolbenboden begrenzt wird. Durch die zwischen der Oberfläche der Erhebung und der Grundfläche der Ausnehmung im Zylinderkopf gebildete Quetsch-

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/orsuencte' des Auls.chisrais Dr Ing h c Ferdinand Porsche Vorstand Dr Ernst Fuhrmann Heinz Branitzki j L. 3 r S b C Π ΓΠ1 U t S .Xi j«r Gese^chaf! Stunqan Registergerecht Amtsgericht Stuttgart. HRB-Nr 5211 Telefon 0711/8203-1 - Telex 07-2" 871 Porscheauto Stuttgart Postfach 400640

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spalte wird zwar in einem Teilbereich des Brennraumes eine hohe Strömungsenergie zur Verwirbelung des Luft-Brennstoff-Gemisches wirksam, jedoch ist die Gesamtverwirbelung aufgrund einer fehlenden Quetschspalte im übrigen Bereich des Brennraumes insgesamt ungenügend, so daß die Stickoxydemission und die Laufcharakteristik der Brennkraftmaschine nicht optimal sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit Fremdzündung zu schaffen, deren Brennraum die genannten Nachteile nicht aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Erhebungen kugel kaiottenförmig ausgebildet sind, eine unterschiedliche Höhe aufweisen, die Zündkerze im Bereich der niedrigeren Erhebung und die Ventile im Bereich zwischen den Erhebungen angeordnet sind, und die Ausnehmung im Zylinderkopf in bekannter Weise kugel kaiottenförmig ausgebildet ist. Besonders vorteilhaft ist, daß die konkaven Teile der Mantelflächen der Erhebungen in einer gemeinsamen kugel kaiottenförmigen Kontur verlaufen, deren Radius größer ist als der Radius der kugelkalottenförmigen Ausnehmung im Zylinderkopf. Die höhere Erhebung ist senkrecht zur das Einlaß- und das Auslaßventil verbindenden Ebene B-B und die niedrigere Erhebung ist derart schräg zu dieser Ebene angeordnet, daß der Abstand zwischen den Erhebungen im Bereich des Aus!aßventi1 es größer ist als im Bereich des Ein!aßventi1 es, wobei die Erhebungen unter einem Winkel /3 von annähernd 10° zueinander angeordnet sind. Die die Zündkerze aufnehmende Bohrung im Zylinderkopf ist in einer unter einem Winkel oC von etwa 25° bis 30° zur Ebene B-B verlaufenden Kreisabschnittsebene D-D und in Richtung Auslaßventil in einem Abstand b zur Mittelebene C-C angeordnet ist, wobei die Kreisabschnittsebene D-D in einem Punkt a die Ebene B-B und den Umfang des Kolbenbodens schneidet und die Achse der Bohrung unter einem Winkel von etwa 25° bis 30° zur Achse des Kolbens verläuft. Die senkrecht zur Mittelebene C-C verlaufenden Seitenflächen der höhe-

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ren Erhebung erstrecken sich parallel zu den Ventilteller des Einlaßventiles und des Auslaßventiles.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die durch den gekennzeichneten Brennraum gebildeten Quetschspalten eine derart hohe Strömungsenergie erzeugt wird, daß das gesamte Luft-BrennstoffrGemisch im Gaswechselprozess im Brennraum derart stark verwirbelt wird, daß es homogenisiert wird, wodurch eine Verbesserung des Verbrennungswirkungsgrades erzielt wird. Daraus resultiert eine Verbesserung der Abgasemission und der Laufcharakteristik der Brennkraftmaschine. Insbesondere dadurch, daß die Mantelflächen der Erhebungen in einer gemeinsamen kugelkalottenförmigen Kontur verlaufen, deren Radius großer ist als der Radius der kugelkalottenförmigen Ausnehmung im Zylinderkopf, werden Quetschspalten gebildet, die eine besonders intensive Verwirbelung des Luft-Brennstoff-Gemisches bewirken.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt. Es zeigt
Figur 1 einen Kolben in der Draufsicht sowie die die Zündkerze aufnehmende Bohrung und das Einlaß- und Auslaßventil

strichpunktiert dargestellt, Figur 2 einen Schnitt nach der Linie H-II der Figur 1 mit dem in der gleichen Ebene geschnittenen Zylinderkopf und der

strichpunktiert teilweise angedeuteten Zündkerze, und Figur 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Figur 1 mit dem in der gleichen Ebene geschnittenen Zylinderkopf,

In den Zeichnungen ist mit 1 ein Zylinderkopf und mit 2 .ein in einen nicht gezeigten Zylinder geführter Kolben bezeichnet* Von einer kugelkalottenförmigen Ausnehmung 3 im Zylinderkopf 1 und den zwei Erhebungen 4 und 5 aufweisenden Kolbenboden 6 des Kolbens 2 ist der mit 7 bezeichnete Brennraum begrenzt. Die Erhebung 4 ist höher als die Erhebung 5, wobei der konkave Teil 8 der Mantelfläche der Erhebungen 4 und B in einer gemeinsamen kugelkalottenförmigen Kontur 17 verlaufen, deren Radius größer ist

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als der Radius der kugel kaiottenförmigen Ausnehmung 3 im Zylinderkopf 1, Im Bereich der niedrigeren Erhebungen ist die in einer Bohrung 9 des Zylinderkopfes 1 geführte, teilweise strichpunktiert angedeutete Zündkerze 10 angeordnet. Ein einen Eirilaßkanal 11 steuerndes Einlaßventil 12 und ein einen Auslaßkanal 13 steuerndes Auslaßventil 14 liegen in einer Ebene B-B, Die die Zündkerze 10 aufnehmende Bohrung 9 im Zylinderkopf 1 ist in einer unter einem Winkel oC von 25° bis 30° zur Ebene B-B verlaufenden Kreisabschnittsebene D-D und in Richtung Auslaßventil 14 in einem Abstand b zur senkrecht zur Ebene B-B verlaufenden Mittelebene C-C angeordnet» wobei die Kreisabschnittsebene D-D mit einem Punkt a der Ebene B-B und dem Umfang des Kolbenbodens 6 schneidet. Der Abstand b entspricht annähernd dem halben Durchmesser der Bohrung 9. Die Achse der Bohrung 9 verläuft unter einem Winkel ^f von etwa 25° bis 30° zur Achse des Kolbens 2. Die höhere Erhebung 4 ist senkrecht zur Ebene B-B und die niedrigere Erhebung derart schräg zu dieser Ebene angeordnet, daß der Abstand zwischen den Erhebungen im Bereich des Auslaßventi1 es 14 größer ist als im Bereich des Einlaßventiles 12. Die Erhebungen 4, 5 sind hierbei unter einem Winkel β von annähernd 10° zueinander angeordnet. Die senkrecht zur Mittelebene C-C verlaufenden Seitenflächen 18 und 19 der höheren Erhebung 4 verlaufen parallel zu dem Ventilteller 15 des Einlaßventiles 12 bzw. zu dem Ventilteller 16 des Auslaßventiles 14.

Erreicht der Kolben 2 bei seiner Aufwärtsbewegung den oberen Totpunkt, so werden die im Bereich der durch die höhere Erhebung 4 und der Ausnehmung 3 im Zylinderkopf 1 gebildete Quetschspalte einerseits und die durch die niedrigere Erhe- · bung 5 und der Ausnehmung 3 im Zylinderkopf 1 gebildeten Quetschspalte andererseits befindlichen Gase aufgrund der durch die Quetschspalte erfolgten hohen Strömungsenergie stark verwirbelt. Die Gase werden homogenisiert, so daß durch die erfindungsgemäße Brennraumausbildung gegenüber bekannten Brennraumausbildungen der Verbrennungswirkungsgrad und die Abgasemission verbessert wird.

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Claims

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Patentansprüche

.''l. Gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit Fremdzündung und hängend angeordneten Ventilen, deren Brennraum durch eine Ausnehmung im Zylinderkopf und durch den zwei gegenüberliegende Erhebungen aufweisenden Kolbenboden begrenzt wird, wobei der Durchmesser des Kolbenbodens und der Durchmesser der Ausnehmung im Zylinderkopf annähernd gleich groß sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen (4, 5) kugel kaiottenförmig ausgebildet sind, eine unterschiedliche Höhe aufweisen, die Zündkerze(lO) im Bereich der niedrigeren Erhebung (5) und die Ventile (12, 14) im Bereich zwischen den Erhebungen (4, 5) angeordnet sind, und die Ausnehmung (3) im Zylinderkopf (1) in bekannter Weise kugel kaiottenförmig ausgebildet ist.
2. Gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit Fremdzündung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die. konkaven Teile (8) der Mantelflächen der Erhebungen (4, 5) in einer gemeinsamen kugelkalottenförmigen Kontur (17) verlaufen, deren Radius größer ist als der Radius der kugel kaiottenförmigen Ausnehmung (3) im Zylinderkopf (1).
3. Gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit Fremdzündung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die höhere Erhebung (4) senkrecht zur das Einlaßventil (12) und das Auslaßventil (14) verbindenden Ebene (B-B) und die niedrigere Erhebung (5) in der Art schräg zu dieser Ebene angeordnet ist, daß der Abstand zwischen den Erhebungen (4, 5) im Bereich des Aus!aßventi1 es (14) größer ist als im Bereich des Einlaßventiles (12).
4. Gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit Fremdzündung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen (4, 5) unter ein

angeordnet sind.

(4, 5) unter einem Winkel β von annähernd 10° zueinander

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5.- Gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit Fremdzündung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zündkerze (10) aufnehmende Bohrung (9) im Zylinderkopf (1) in einer unter einem Winkel oC (etwa 25° bis 30°) zur Ebene (B-B) verlaufenden Kreisabschnittsebene (D-D) und in Richtung Auslaßventil (14) in einem Abstand (b) zur Mittelebene (C-C) angeordnet ist, wobei die Kreisabschnittsebene (D-D) In einem Punkt (a) die Ebene (B-B) und den Umfang des Kolben-" bodens schneidet und die Achse der Bohrung (9) unter einem Winkel y (etwa 25° bis 30°) zur Achse des Kolbens (2) verläuft,
6. Gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit Fremdzündung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die senkrecht zur Mittelebene (C-C) verlaufenden Seitenflächen (18, 19) der höheren Erhebung parallel zu dem Ventilteller (15) des Einlaßventiles (12) und dem Ventilteller (16) des Aus!aßventi1 es (14) erstrecken.

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