DE2548134A1 - External ignition IC engine - has combustion chamber in cylinder head section - Google Patents
External ignition IC engine - has combustion chamber in cylinder head sectionInfo
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Abstract
Description
Rr ing h c F PORSCHE AKT.EN'.tf.FL·.:·! 'l-\t Γ .' ;r.jpi -ν- ■ .-Λ'. V(A j ,ENi PORSCHESTRASSE 42Rr ing hc F PORSCHE AKT.EN'.tf.FL ·.: ·! 'l- \ t Γ.'; r.jpi -ν- ■ .-Λ '. V (A j, ENi PORSCHESTRASSE 42
T 2T 2
Gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit FremdzündungMixture-compressing internal combustion engine with spark ignition
Die Erfindung betrifft eine gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit Fremdzündung, deren Brennraum durch den Kolbenboden und den diesem gegenüberliegenden Teil des Zylinderkopfes begrenzt wird, wobei sich ein Abschnitt der Fläche des Kolbenbodens und ein Abschnitt der dem Kolbenboden gegenüberliegenden Fläche des Zylinderkopfes annähernd parallel gegenüberliegen.The invention relates to a mixture-compressing internal combustion engine with external ignition, the combustion chamber through the piston crown and the opposite part of the cylinder head is limited, wherein a portion of the surface of the piston head and a portion of the surface opposite the piston head of the cylinder head are almost parallel to each other.
Es sind gemischverdichtende Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung bekannt (US-PS 2 580 951), bei der ein Abschnitt des •Kolbenbodens und ein Abschnitt des Zylinderkopfes zur Bildung einer sogenannten Quetschspalte parallel zueinander angeordnet sind. Die Zündkerze ist in dem Bereich des Brennraumes angeordnet, der dem die Quetschspalte aufweisenden und als Endgaszone bezeichneten Bereich des Brennraumes gegenüberliegt. Diese Anordnung der Zündkerze gewährleistet zwar aufgrund der daraus resultierenden geringen Turbulenz des Kraftstoff-Luftgemisches im Bereich der Zündkerze eine schnelle und sichere Entzündung des Kraftstoff-Luftgemisches, jedoch ist dieser US-PS kein Hinweis darauf zu entnehmen, welche Größe der Abschnitt des Kolbenbodens, gemessen an der gesamten Kolbenbodenfläche aufweist, und welchen Abstand der Abschnitt der Fläche des Kolbenbodens zu dem diesem parallel gegenüberliegenden Abschnitt der Fläche des Zylinderkopfes im oberen Totpunkt des Kolbens aufweist. Versuche aber haben ergebenä daß gerade diese motorinternen Parameter einen wesentlichen Einfluß auf die Abgas-Mixture-compressing internal combustion engines with spark ignition are known (US Pat. No. 2,580,951) in which a section of the piston crown and a section of the cylinder head are arranged parallel to one another to form what is known as a pinch gap. The spark plug is arranged in the area of the combustion chamber which is opposite the area of the combustion chamber which has the pinch gaps and is referred to as the end gas zone. Although this arrangement of the spark plug ensures rapid and reliable ignition of the fuel-air mixture due to the resulting low turbulence of the fuel-air mixture in the area of the spark plug, this US Pat on the entire piston head surface, and what distance the portion of the surface of the piston head has to the portion of the surface of the cylinder head, which is parallel to this opposite, at the top dead center of the piston. However, tests have found that this very similar motor internal parameters a significant influence on the exhaust
Vorsitzender des Aufsichtsrats: Dr Ing h c Ferdinand Porsche Vorstand Dr Ernst Fuhrmann. Heinz Branitzki LarS Schmidt Sitz der Gesellschaft: Stuttgart ■ Registergericht: Amtsgencht Stuttgart. HRB-Nr. 5211 ■ Telefon 0711/8203-1 ■ Telex 07-21871 Porscheautö Stuttgart· Postfach 400640Chairman of the Supervisory Board: Dr Ing hc Ferdinand Porsche Board Member Dr Ernst Fuhrmann. Heinz Branitzki LarS Schmidt Seat of the company: Stuttgart ■ Register court: Amtsgencht Stuttgart. HRB no. 5211 ■ Telephone 0711 / 8203-1 ■ Telex 07-21871 Porscheautö Stuttgart · P.O. Box 400640
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Emission, den Kraftstoffverbrauch und das Betriebsverhalten einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine haben.Emissions, fuel consumption and operating behavior a spark-ignited internal combustion engine.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Brennraum einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine derart auszubilden, daß die Abgas-Emission, der Kraftstoffverbrauch und das Betriebsverhalten derselben optimiert wird-The object of the invention is to design the combustion chamber of a spark-ignition internal combustion engine in such a way that the Exhaust emissions, fuel consumption and operating behavior the same is optimized-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Kombination folgender Merkmale gelöst: Die Größe des dem Abschnitt der Fläche des Zylinderkopfes annähernd parallel gegenüberliegenden Abschnitts der Fläche des Kolbenbodens beträgt 20 - 25 % des Kolbenbodens; im oberen Totpunkt des Kolbens beträgt der Abstand zwischen dem Abschnitt der Fläche des"Kolbenbodens und dem diesem annähernd parallel gegenüberliegenden Abschnitt der Fläche des Zylinderkopfes 1 bis 2 mm; die Zündkerze ist in dem Bereich des Brennraumes angeordnet, der dem Bereich gegenüberliegt, in dem sich der Abschnitt der Fläche des Kolbenbodens und der Abschnitt der Fläche des Zylinderkopfes annähernd parallel gegenüberliegen.According to the invention, this object is achieved by the combination of the following features: the size of the portion of the surface of the piston head which is approximately parallel to the portion of the surface of the cylinder head and which is opposite the portion of the surface of the piston head is 20-25 % of the piston head; At the top dead center of the piston, the distance between the section of the surface of the "piston head" and the section of the surface of the cylinder head that is approximately parallel to it is 1 to 2 mm the portion of the surface of the piston head and the portion of the surface of the cylinder head are approximately parallel to each other.
Als besonders vorteilhaft hat sich dabei erwiesen, daß der Abschnitt der Fläche des Zylinderkopfes und der diesem annähernd parallel gegenüberliegende Abschnitt der Fläche des Kolbenbodens senkrecht zur Kolbenachse liegen.It has proven to be particularly advantageous that the section of the surface of the cylinder head and the cylinder head approximately parallel opposite section of the surface of the piston crown are perpendicular to the piston axis.
Durch die erfindungsgemäßen Parameter wird eine den Verbrennungsablauf beschleunigende und die nicht durchbrennen de Gemischgrenzschicht an den Brennraumwänden verringernde Gemischturbulenz erzeugt, ohne daß durch die Erzeugung der Quetschströmung ein Leistungsentzug bei der Brennkraftmaschine bewirkt wird. Eine Verbrennung von magerem Kraftstoff-Luftgemisch wird möglich, wodurch sämtliche Schadstoff-Komponenten in den Abgasen entscheidend reduziert werden. Der erfindungsgemäße Abstand zwischen dem Abschnitt der Fläche des Kolbenbodens und dem diesem annähernd parallel gegenüberliegenden Abschnitt der Fläche des Zylinderkopfes trägt zu dieser optimalen Gemischturbulenz bei, ohne daß dieser sich negativ auf die Fertigungs1 und Zusammenbau-The parameters according to the invention accelerate the combustion process and reduce the mixture boundary layer on the combustion chamber walls which does not burn through, without the generation of the squeeze flow causing a loss of power in the internal combustion engine. Combustion of a lean fuel-air mixture is possible, which significantly reduces all pollutant components in the exhaust gases. The distance between the inventive portion of the surface of the piston crown and this approximately parallel opposite portion of the surface of the cylinder head contributes to this mixture optimum turbulence, without this negatively affects the manufacturing and assembling 1
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toleranzen auswirkt, denen bei einem zu geringen Abstand eine die Fertigungskosten erhöhende und die Betriebssicherheit der Brennkraftmaschine beeinträchtigende Bedeutung beizumessen wäre.tolerances which, if the distance is too small, increase manufacturing costs and operational reliability the internal combustion engine would have to be attributed impairing importance.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt. Es zeigt Figur 1 den Zylinderkopf in einer die den BrennraumIn the drawing, the subject matter of the invention is in one exemplary embodiment shown. It shows Figure 1 shows the cylinder head in a combustion chamber
bildende Ausnehmung zeigenden Ansicht.., Figur 2 einen Schnitt nach der Linie ΙΙ-ΙΓ der Figur 1 ' mit einem angedeuteten Kolben in der oberen Totpunktstel1ung.forming recess showing view .., Figure 2 is a section along the line ΙΙ-ΙΓ of Figure 1 ' with an indicated piston in the top dead center position.
In den Zeichnungen ist mit 1 ein Zylinderkopf und mit 2 ein in einem Zylinder 3 geführter Kolben bezeichnet. Der Brennraum 4 wird durch die Fläche 5 des Kolbenbodens 6 einerseits und der dem Kolbenboden 6 gegenüberliegenden Fläche 7 der Zylinderkopfes 1 andererseits begrenzt. Ein Abschnitt 8 der Fläche 7 des Zylinderkopfes 1 liegt einem Abschnitt 9 der Fläche 5 des Kolbenbodens 6 annähernd parallel, vorzugsweise planparallel, gegenüber, die zusammen eine sogenannte Quetschspalte bilden. Die Abschnitte 8 und 9 sind senkrecht zur Kolbenachse A-A angeordnet. In dem den Abschnitten 8 und gegenüberliegenden Bereich des Brennraumes 4 ist auf der Mittel ebene des Brennraumes äne öffnung 10 für eine strichpunktiert angedeutete Zündkerze 11 vorgesehen Der der Zündkerze gegenüberliegende Bereich des Brennraumes 4 ist die sogenannte Endgaszone. Zwischen der Öffnung 10 und dem Abschnitt 8 weist der Zylinderkopf 1 eine Öffnung 12 für ein nicht dargestelltes Einlaßventil und eine Öffnung 13 für ein nicht dargestelltes Auslaßventil auf. Der den Öffnungen 12 und 13 zugewandte, senkrecht zu der genannten Mittelebene des Brennraumes angeordnete Konturenverlauf 14 des Abschnittes 8 des Zylinderkopfes 1 ist dem Umfang der Öffnungen 12 und 13 angepasst* Die Größe des Abschnittes 9 der Fläche 5 des Kolbenbodens 6 beträgt etwa 20 bis 25 % der Fläche 5.In the drawings, 1 denotes a cylinder head and 2 denotes a piston guided in a cylinder 3. The combustion chamber 4 is delimited by the surface 5 of the piston head 6 on the one hand and the surface 7 of the cylinder head 1 opposite the piston head 6 on the other hand. A section 8 of the surface 7 of the cylinder head 1 is approximately parallel, preferably plane-parallel, opposite a section 9 of the surface 5 of the piston head 6, which together form what is known as a pinch gap. The sections 8 and 9 are arranged perpendicular to the piston axis AA. In the area of the combustion chamber 4 opposite the sections 8 and 4, an opening 10 is provided on the central plane of the combustion chamber for a spark plug 11 indicated by dash-dotted lines. The area of the combustion chamber 4 opposite the spark plug is the so-called end gas zone. Between the opening 10 and the section 8, the cylinder head 1 has an opening 12 for an intake valve (not shown) and an opening 13 for an exhaust valve (not shown). The contour 14 of the section 8 of the cylinder head 1, which faces the openings 12 and 13 and is arranged perpendicular to the mentioned center plane of the combustion chamber, is adapted to the circumference of the openings 12 and 13 * The size of the section 9 of the surface 5 of the piston crown 6 is approximately 20 to 25 % of the area 5.
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Erreicht der Kolben 2 während eines Verdichtungshubes den in Figur 2 dargestel1 ten oberen Totpunkt, so ist der Abschnitt 9 der Fläche 5 des Kolbenbodens 6 um den Abstand a gleich .1 bis 2 mm von dem Abschnitt 8 der Fläche 7 des Zylinderkopfes 1 entfernt- Die durch den Abschnitt 8 und 9 gebildete Quetschspalte bewirkt eine Intensive Gemischturbulenz insbesondere in der Endgaszone, wodurch der Verbrennungsablauf beschleunigt und die nicht durchbrennende Gemischgrenzschicht an den Brennraumwänden verringert wird. Das Kraftstoff-Luftgemisch homogenisiert, so daß durch die erfindungsgemäße Brennraumausbildung gegenüber bekannten Brennraumausbildungen der Verbrennungswirkungsgrad und die Abgas-Emission verbessert wird. Im Bereich der Zündkerze dagegen ist die Turbulenz derart gering, daß diese sich nicht nachteilig auf eine sichere und schnelle Entzündung des Kraftstoff-Luftgemisches auswirkt.. Durch die erfindungsgemäße Größe des Abschnittes 9 der Fläche 5 des Kolbenbodens 6 wird der Brennkraftmaschine bei der Bildung der Quetschströmung keine Leistung entzogen.If the piston 2 reaches the top dead center shown in FIG Section 9 of the surface 5 of the piston head 6 by the distance a equal to .1 to 2 mm from the section 8 of the surface 7 of the cylinder head 1 removed- The pinch gap formed by sections 8 and 9 causes intense mixed turbulence especially in the end gas zone, which accelerates the combustion process and does not burn through Mixture boundary layer is reduced on the combustion chamber walls. The fuel-air mixture is homogenized so that through the Combustion chamber design according to the invention compared to known ones Combustion chamber designs the combustion efficiency and the Exhaust emission is improved. In the area of the spark plug, on the other hand, the turbulence is so low that it does not develop detrimental to reliable and rapid ignition of the fuel-air mixture affects .. The inventive size of the section 9 of the surface 5 of the piston head 6 is the Internal combustion engine with the formation of the squeeze flow no power withdrawn.
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DE (1) | DE2548134A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1975
- 1975-10-28 DE DE19752548134 patent/DE2548134A1/en active Pending
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