DE2550480A1 - COMBUSTION ENGINE - Google Patents

COMBUSTION ENGINE

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DE2550480A1
DE2550480A1 DE19752550480 DE2550480A DE2550480A1 DE 2550480 A1 DE2550480 A1 DE 2550480A1 DE 19752550480 DE19752550480 DE 19752550480 DE 2550480 A DE2550480 A DE 2550480A DE 2550480 A1 DE2550480 A1 DE 2550480A1
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Edward Mitchell
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Description

Patentassessor Hamburg, den 31.10.1975Patent assessor Hamburg, October 31, 1975

Dr. Gerhard Schupfner
Deutsche Texaco IG
Dr. Gerhard Schupfner
German Texaco IG

TEXACO DEVELOPMENT CORPORATION 135 East 42nd Street New York, N.Y. 10017 U.S.A.TEXACO DEVELOPMENT CORPORATION 135 East 42nd Street New York, N.Y. 10017 U.S.A.

VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine, die aus mindestens einem Zylinder, Zylinderkopf und Kolben besteht, die zusammen einen Verbrennungsraum bilden. Weiterhin sind Ventile zur Eingabe von Luft in den Verbrennungsraum vorgesehen, wobei die Zylinderwände als Führungen für die wirbelnden Luftmassen dienen.The invention relates to an internal combustion engine, which consists of at least one cylinder, cylinder head and piston, which together form a combustion chamber. Valves are also provided for entering air into the combustion chamber, the cylinder walls serving as guides for the swirling air masses.

Bei Verbrennungskraftmaschinen ist es erwünscht, einen möglichst hohen Wirkungsgrad und damit eine maximale Leistungsausbeute bei geringem spezifischem Verbrauch zu erzielen. Dazu ist es erforderlich, den Verbrennungsablauf von der Eingabe der Verbrennungsluft bis zur Abgabe der verbrannten Gase an die Umgebungsluft genau zu steuern. Man hat verschiedene Versuche unternommen, um die Ansaugluft in besonderer Weise aufzubereiten, damit sie für die nachfolgende Verbrennung besonders geeignet ist. Bei diesen Versuchen sind wirbelnde Luftströme im Verbrennungsraum erzeugt worden, die in der Fachsprache als "Schichtladung" bezeichnet werden.In internal combustion engines, it is desirable to achieve the highest possible degree of efficiency and thus a maximum power output with low specific consumption. To do this, it is necessary to enter the combustion sequence from to precisely control the combustion air until the burned gases are released into the ambient air. You have different ones Attempts have been made to prepare the intake air in a special way so that it can be used for subsequent combustion is particularly suitable. In these tests, swirling air currents were generated in the combustion chamber, which in the Technical jargon can be referred to as "stratified charge".

60 982 6/064 460 982 6/064 4

π; ζ η / οπ; ζ η / ο

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- 2- 2

Der Schichtladungsbetrieb bei Verbrennungskraftmaschinen ist grundsätzlich bekannt. Zu den Vorteilen zählt der größere Bereich einsetzbarer Brennstoffe und der höhere Wirkungsgrad des Verbrennungsprozesses bei geeigneter Brennstoffeinstellung.Stratified charge operation in internal combustion engines is basically known. The advantages include the larger range of fuels that can be used and the higher degree of efficiency of the combustion process with a suitable fuel setting.

der Es ist weiterhin bekannt, daß entsprechend / Einstellung der Brennstoff- und Luftzufuhr die luftverschmutzende Bestandteile des Abgases, wie NO und CO, reguliert werden können. Die schädlichen Bestandteile lassen sich dabei derart vermindern, daß die gesetzlichen Vorschriften für einen umweltfreundlichen Kraftfahrzeugbetrieb erfüllt werden.It is also known that according to / adjustment of the fuel and air supply, the air-polluting constituents of the exhaust gas, such as NO and CO, can be regulated. The harmful components can be reduced in such a way that that the legal requirements for an environmentally friendly motor vehicle operation are met.

Es ist weiterhin bekannt, in die Kolbenoberfläche einer Verbrennungskraftmaschine eine Kammer und Vertiefung zur Verbesserung des Verbrennungsprozesses einzuformen. Eine derartige Kammer dient nicht nur als Teil des Verbrennungsraumes, sondern gleichzeitig als Verwirbelungseinrichtung für Luft, die zur Bildung einer verbrennungsfahigen Mischung in» den Verbrennungsraum eingeführt wird.It is also known in the piston surface of an internal combustion engine to mold a chamber and recess to improve the combustion process. Such a one Chamber serves not only as part of the combustion chamber, but also as a swirl device for air, which lead to the formation of a combustible mixture Combustion chamber is introduced.

Nach US-PS 3 094 974 ist es bekannt, einen Luftwirbelstrom zu erzeugen und mit einer entsprechenden Brennstoffmenge zur Steigerung des Wirkungsgrades anzureichern. Eine bestimmte Brennnstoffmenge wird in den Verbrennungsraum eingespritzt und gleichzeitig ein Luftstrom über einen besonders geformtenAccording to US Pat. No. 3,094,974, it is known to use a turbulent air flow to generate and enrich with a corresponding amount of fuel to increase the efficiency. A particular Amount of fuel is injected into the combustion chamber and, at the same time, an air flow over a specially shaped one

OFIiGiNAL INSPECTEDOFIiGiNAL INSPECTED

■■■ 6 0-98-25/06 4 4■■■ 6 0-98-25 / 06 4 4

) γ. ε; η / ο π ) γ. ε; η / ο π

Einlaß, der ihn in Rotation versetzt, eingeführt . Die Wirbelströmungsrichtung reicht von der Einspritzdüse zur Zündkerze und wird durch die Wände des Verbrennungsraums bestimmt .Inlet, which sets it in rotation, introduced. The vortex flow direction extends from the injector to the Spark plug and is determined by the walls of the combustion chamber.

In der genannten Druckschrift wird darauf hingewiesen, daß eine Ausnehmung im Kolben die Verwirbelung einströmender Luft verstärkt. Die einströmende Luft wird anfangs durch die Einlaßventile verwirbelt und darauf während des Kompressionstaktes durch Komprimierung der Luft in dem Verbrennungsraum und im kleineren Kolbenraum noch stärker verwirbelt.In the cited publication it is pointed out that a recess in the piston prevents the turbulence of incoming air reinforced. The incoming air is initially through the intake valves swirled and then during the compression stroke by compressing the air in the combustion chamber and swirled even more strongly in the smaller piston chamber.

Obgleich Hohlräume in Kolbenoberflächen schon in vielen Fällen zu verschiedenen Zwecken eingesetzt wurden, ist es bisher nicht gelungen, die gewünschte einheitliche Kraftstoffmi sehung zu erreichen. So sind einfache, tassenartige Kolbenhohlräume bekannt, die zylindrische Wände und eine öffnung zur Kolbenoberfläche hin aufweisen. Auch kugelförmige Kolbenhohlräume sindAlthough cavities in piston surfaces have been used in many cases for various purposes, so far it has not succeeded in achieving the desired uniform fuel consumption reach. So simple, cup-like piston cavities are known, the cylindrical walls and an opening to the piston surface point out. There are also spherical piston cavities

bekannt. Der Zweck dieser Anordnungen ist es, entweder eine Vorverbrennungskammer zu schaffen oder die schnelle Verwirbelung von Luft durch die tassenförmige Vertiefung oder den zylindrischen Verbrennungsraum zu beschleunigen.known. The purpose of these arrangements is to provide either a pre-combustion chamber or rapid swirl of air through the cup-shaped recess or the to accelerate the cylindrical combustion chamber.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer Verbrennungskraftmaschine unter möglichst geringer thermischer und mechanischer Belastung des Kolbens ein Höchstmaß an Verwirbe-The object of the present invention is, in an internal combustion engine with the lowest possible thermal and mechanical load on the piston, a maximum of swirling

OR'QINAL INSPECTED 609826/0644OR'QINAL INSPECTED 609826/0644

I ο ο υ ·\ ο U I ο ο υ · \ ο U

lung der Luft und der Verbrennungsgase zu erreichen, um eine einheitliche und beschleunigte Verbrennung der eingegebenen Brennstoffmischung zu ermöglichen und damit den Gesamtwirkungsgrad des Verbrennungsablaufes zu verbessern. Insbesondere soll der Gasaustausch zwischen Kolbenhohlraum und Verbrennungsraum durch gezielte Wirbelbildung verbessert werden.development of the air and the combustion gases to achieve a uniform and accelerated combustion of the entered To enable fuel mixing and thus the overall efficiency to improve the combustion process. In particular, the gas exchange between the piston cavity and the combustion chamber should can be improved by targeted vortex formation.

Die Lösung besteht im wesentlichen darin, daß die Ansaugluft während des Einlaßtaktes verwirbelt und an einen.Kolbenhohlrsum herangeführt wird. Der Kolbenhohlraum ist relativ flach ausgebildet und weist eine Zentralachse auf, die im wesentlichen parallel zur Kolbenachse verläuft. Der Kolbenhohlraum öffnet sich zur Stirnfläche des Kolbens im Verbrennungsraum.The solution is essentially that the intake air swirls during the intake stroke and flows into a piston cavity is introduced. The piston cavity is relatively flat and has a central axis that is substantially runs parallel to the piston axis. The piston cavity opens to the face of the piston in the combustion chamber.

Die flache Kolbenmulde wirkt gleichzeitig als Einspritzkammer für die Aufnahme eingespritzten Brennstoffs aus einer Einspritzdüse und zur Steigerung des Verwirbelungsgrades der Luft. Ein Teil der öffnung der Kolbenmulde wird durch eine überhängende, ungleichförmige Kolbenlippe zum Verbrennungsraum hin abgedeckt. Die Kolbenlippe bildet damit ein Strömungshindernis und ist im wesentlichen senkrecht zur Zentralachse der Kolbenmulde- angeordnet. Dadurch wird beim Abwärtsgehen des Kolbens aus dem oberen Totpunkt während des Arbeitstaktes die Verbrennungsprodukte und damit auch umweltschädlichen Bestandteile in der Kolbenmulde heftig mit Luft vermischt. Zur Durchmischung wird Luft aus dem Verbrennungsraum und aus der Kolbenmulde beimThe flat piston recess also acts as an injection chamber for receiving injected fuel from an injection nozzle and to increase the degree of turbulence in the air. Part of the opening of the piston bowl is covered by an overhanging, uneven piston lip covered towards the combustion chamber. The piston lip thus forms an obstacle to flow and is arranged essentially perpendicular to the central axis of the piston recess. As a result, when the piston goes down from top dead center during the work cycle, the combustion products are produced and thus also environmentally harmful components in the piston bowl are violently mixed with air. For mixing becomes Air from the combustion chamber and from the piston bowl

ORSQiMAL SUSPECTED 60982b/06UORSQiMAL SUSPECTED 60982b / 06U

_ 5_ 5

Passieren in den Verbrennungsraum genommen.Passing taken into the combustion chamber.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben und durch mehrere Zeichnungen erläutert. Es zeigen:In the following the invention is described in more detail using an exemplary embodiment and by means of several drawings explained. Show it:

Pig. 1 einen Querschnitt durch eine Zylindereinheit mit dem erfindungsgemäßen Kolben,Pig. 1 shows a cross section through a cylinder unit with the piston according to the invention,

Fig. 2 eine Seitenansicht des in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Motors,Fig. 2 is a side view of the engine described in the present invention;

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Zylindereinheit entsprechend Fig. 1, wobei der erfindungsgemäße Kolben in einer veränderten Position gezeigt ist,3 shows a cross section through a cylinder unit accordingly Fig. 1, wherein the piston according to the invention is shown in a changed position,

Fig. 4- einen Querschnitt durch eine Zylindereinheit senkrecht zur Zylinderachse, wobei die Oberseite des Kolbens nach Fig. 1 gezeigt ist,Fig. 4- a cross section through a cylinder unit perpendicular to the cylinder axis, with the top of the piston shown in Fig. 1,

Fig. 5 Querschnitt durch den Oberteil der Zylindereinheit nach Fig. 4 entlang der Linie CC. 'Fig. 5 cross section through the upper part of the cylinder unit 4 along the line CC. '

In der Seitenansicht nach Fig. 2 ist die Verbrennungskraftmaschine 10 als Beihenmoiror in mehrzylindriger Ausführung gezeigt. Mittels Einspritzpumpe 12 wird Brennstoff aus einem Kraftstofftank 15 in die betreffenden Zylinder eingespritzt.In the side view according to FIG. 2, the internal combustion engine is 10 as Beihenmoiror in a multi-cylinder design shown. By means of an injection pump 12, fuel is injected from a fuel tank 15 into the relevant cylinder.

Über ein Gaspedal 11 wird normalerweise die EinspritzpumpeThe injection pump is normally operated via an accelerator pedal 11

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

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und damit die Menge eingespritzten Brennstoffs gesteuert. Über Einlaß 13 und Luftfilter 14· wird Umgebungsluft in den Verbrennungsraum eingesaugt. Ein Abgassammler 16 leitet die heißen Abgase in einen katalytisehen Umwandler oder Schalldämpfer 17 vor Abgabe an die Atmosphäre.and thus the amount of fuel injected is controlled. Ambient air is drawn into the through inlet 13 and air filter 14 Sucked in combustion chamber. An exhaust manifold 16 directs the hot exhaust gases into a catalytic converter or muffler 17 before release to the atmosphere.

In Fig. 1 ist der Motorblock 22 mit einem Zylinder 21 und einem Kolben 23 gezeigt. Am oberen Ende des Kolbens 23 befindet sich die Kolbenfläche 24 und am unteren Ende der Kolbenschaft 26. Eine Kolbenstange 19 ist über einen Kolbenbolzen 20 drehbar im Kolben 23 gelagert. An der gegenüber liegenden Seite ist die Pleuelstange mit der Kurbelwelle 18 verbunden.In FIG. 1, the engine block 22 is shown with a cylinder 21 and a piston 23. At the top of the piston 23 is located the piston surface 24 and at the lower end of the piston skirt 26. A piston rod 19 is over a piston pin 20 rotatably mounted in the piston 23. The connecting rod with the crankshaft 18 is on the opposite side tied together.

Jeder Kolben ist normalerweise mit mehreren Kompressionsund ölabstreifringen 27 und 28 ausgerüstet. Diese Ringe sind in Kolbenringnuten parallel zueinander und gleitfähig angebracht. Dadurch wird beim Auf- und Abgehen des Kolbens 23 im Zylinder 21 eine Dichtung zwischen Zylinderwand und KoI-benschaft erreicht.Each piston is usually with multiple compression and oil control rings 27 and 28 equipped. These rings are mounted in piston ring grooves parallel to each other and slidably. As a result, when the piston 23 goes up and down in the cylinder 21 a seal between the cylinder wall and piston shaft achieved.

Der Zylinderkopf 3I ist mit einer Dichtung 29 dichtend auf den Zylinderblock 22 befestigt. Nach Fig. 5 ist jeder Zylinder mit wenigstens einem Einlaßventil 32 und einem Auslaßventil 32 a ausgerüstet. Über eine oder mehrere Nockenwellen sindThe cylinder head 3I is sealed with a seal 29 the cylinder block 22 is fixed. 5, each cylinder is provided with at least one intake valve 32 and one exhaust valve 32 a equipped. About one or more camshafts are

6 0 982 b /Üb 446 0 982 b / Ex 44

9 ^ ι: r ' Γ 9 ^ ι: r ' Γ

w -i οw -i ο

die Ventile miteinander verbunden, um den Motor entsprechend den jeweiligen Arbeitstakten zu steuern.the valves are connected to one another in order to control the engine according to the respective work cycles.

Jeder Zylinder ist mit einer abschraubbaren Einspritzdüse versehen, die eine Einspritzöffnung y\- zur Eingabe des Brennstoffs in den Verbrennungsraum an genau vorgegebener Stelle bezüglich der Lage des Kolbens besitzt. Die Einspritzdüse ist über Leitung 36 mit der Einspritzpumpe 12 verbunden, um Brennstoff während des Kompressionstaktes, wenn der Kolben die obere Totpunktslage erreicht hat, in den Verbrennungsraum ginzuspritzen.Each cylinder is provided with an injection nozzle which can be unscrewed and which has an injection opening y \ - for feeding the fuel into the combustion chamber at a precisely predetermined point with regard to the position of the piston. The injection nozzle is connected to the injection pump 12 via line 36 in order to inject fuel into the combustion chamber during the compression stroke when the piston has reached the top dead center position.

Im Zylinderkopf befindet sich auch die Zündkerze 37» deren Zündelektroden in unmittelbarer Nähe der Einspritzöffnung 3^ angeordnet sind. Dadurch kann das Zündsystem als integraler Teil zur Entzündung einer reichen, zündfähigen Brennstoff-Luftmischung dienen. Die zündfähige Brennstoff-Luftmischung befindet sich in einem genau lokalisierten Gebiet, in(dem Luft aus der Verbrennungskammer 4-0 mit dem eingespritzten Brennstoff in Berührung kommt.In the cylinder head there is also the spark plug 37, the ignition electrodes of which are arranged in the immediate vicinity of the injection opening 3. This allows the ignition system to serve as an integral part of igniting a rich, ignitable fuel-air mixture. The ignitable fuel-air mixture is located in a precisely localized area, the air comes in (from the combustion chamber 4-0 with the injected fuel in contact.

Die Luftverwirbelung beim Eintreten in die Verbrennungskammer soll nun anhand von Fig. 5 näher beschrieben werden. Eine Vorverwirbelung wird bereits durch besondere Formgebung des Ventils 32,ζ. B. durch Strömungsleitflächen erzielt.The turbulence of air when entering the combustion chamber will now be described in more detail with reference to FIG. A pre-swirling is already achieved by the special shape of the valve 32, ζ . B. achieved by flow guide surfaces.

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Sie tritt dann in eine Kolbenmulde 38 des Kolbens 23 ein, wobei die Achsen von Kolbenmulde und Kolben vorzugsweise konzentrisch zueinander angeordnet sind. Wie in Fig. 5 gezeigt, hat die Kolbe 38 im wesentlich zylindrisch geformte Wände und weist einen Durchmesser D auf, der geringer ist als der Kolbendurchmesser. Der Boden 39 der Kolbenmulde ist flach ausgeführt und stößt an der Eckkante 43 auf die zylindrisch geformten Wände der Kolbenmulde 38.It then enters a piston recess 38 of the piston 23, wherein the axes of the piston recess and piston are preferably arranged concentrically to one another. As shown in Fig. 5, the piston 38 has a substantially cylindrical shape Walls and has a diameter D which is less than the piston diameter. The bottom 39 of the piston bowl is Executed flat and meets at the corner edge 43 on the cylindrical molded walls of the piston bowl 38.

An der öffnung der Kolbenmulde zum Verbrennungsraum ist ein überhangender Teil oder eine ungleichförmige Kolbenlippe angebracht, die erfindungsgemäß den Kolbenmuldenraum segmentartig abdeckt. Dadurch wird ein nahezu geschlossener Ringraum 44 innerhalb der Kolbenmulde 38 gebildet (siehe Fig. 4). Wenn Luft und/oder Verbrennungsgase in der Kolbenmulde 38 herumwirbeln, werden sie gegen die Wände der Kolbenmulde gedrückt. Die Gase werden dabei durch die Zentrifugalkraft radial nach außen gedrückt und dadurch in den dreiseitig geschlossenen Ringraum 44. gepreßt.At the opening of the piston recess to the combustion chamber is a overhanging part or a non-uniform piston lip attached, according to the invention, the piston bowl space segment-like covers. As a result, an almost closed annular space 44 is formed within the piston recess 38 (see FIG. 4). If air and / or combustion gases in the piston bowl 38 whirl around, they are pressed against the walls of the piston bowl. The gases are created by centrifugal force pressed radially outward and thereby pressed into the annular space 44, which is closed on three sides.

Eine eingehendere Beschreibung soll nun anhand von Fig.A erfolgen. Beim Beginn des Arbeitstaktes steht der Kolben im oberen Totpunkt. Die Kompressionskammer 40 ist in der Figur vergrößert dargestellt. Tatsächlich ist der Verbrennungsraum 40 in der oberen Totpunktlage des Kolbens alsA more detailed description will now take place on the basis of FIG. A. At the beginning of the work cycle, the piston is at top dead center. The compression chamber 40 is shown enlarged in the figure. In fact, the combustion chamber 40 is in the top dead center position of the piston

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dünne, scheibenartige Kammer ausgebildet, die sich unmittelbar oberhalb der Kolbenstirnfläche 24 befindet.thin, disk-like chamber formed, which is immediately is located above the piston face 24.

Wenn nun der Arbeitstakt einsetzt, wird Brennstoff in die Kolbenmulde 38 mittels Einspritzdüse 38 eingegeben. Der flüssige Brennstoff wird von den wirbelnden Luftmassen aufgenommen und dadurch eine reiche Brennstoff-Luftmischung in einem örtlich begrenzten Kaum in unmittelbarer Nähe der Einspritzung hergestellt. Sobald diese reiche Mischung die Zündkerze 37 erreicht, wird diese gezündet. Die resultierende Flammenfront wird dfcann sehr schnell durch den Ringraum 44 wandern, begleitet von heißen, expandierenden Verbrennungsgasen.When the work cycle begins, fuel is fed into the piston recess 38 by means of an injection nozzle 38. The liquid fuel is absorbed by the swirling air masses and thereby a rich fuel-air mixture is produced in a locally limited area in the immediate vicinity of the injection. As soon as this rich mixture reaches the spark plug 37 , it is ignited. The resulting flame front is d f ann quickly migrate through the annular space 44, accompanied by hot, expanding combustion gases.

Um diese expandierenden, statischen Massen aufzunehmen, ist der obere Abschnitt 42 des inneren Ringraums 44 strömungsgünstig geformt (siehe Fig. 5). Die obere Wand 42 ist gegenüber der Kolbenstirnfläche geneigt, wobei sie zum Huldenzentrum hin ansteigt. Die teilweise geschlossene Kolbenmulde wird somit die Hauptmasse der wirbelnden Gase in dem abgeschlossenen Teil des Ringraums aufnehmen.To accommodate these expanding, static masses, is the upper section 42 of the inner annular space 44 is aerodynamically shaped (see FIG. 5). The top wall 42 is opposite the piston end face inclined, with it to the huldenzentrum increases. The partially closed piston bowl thus becomes the main mass of the swirling gases in the closed one Pick up part of the annulus.

Um eine vollständige und schnelle Verbrennung der verbliebenen dünnen Kraftstoffmischung im Zylinder zu erreichen, wird die sich ausdehnende Flammenfront zum Zentrum der Kolbenmulde 38 fortschreiten und dabei auch durch die öffnung 43 der Kolbenmulde gelangen. Für eine im UhrzeigersinnTo ensure complete and rapid burning of the remaining to achieve a thin fuel mixture in the cylinder, the expanding flame front will advance to the center of the piston bowl 38 and thereby also through the opening 43 reach the piston recess. For a clockwise

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durch den Kolbenringraum 44 wirbelnde Gasmischung wird der Ringraum auf der Strecke von A nach B größer und auf der Strecke von B nach A kleiner. Venn nun der Kolben 23 aus dem oberen Totpunkt während des Arbeitsaktes nach unten geht, wird ein Teil der wirbelnden Luftmasse in der Nähe der öffnung 43 aus der Kolbenmulde 38 entweichen. Die im Uhrzeigersinn in der Kolbenmulde herumwirbelnden Flammenfront und das heiße Verbrennungsgas wird nachrücken und nach außen durch die öffnung 4-3 in den Verbrennungsraum gelangen. Zur Verbesserung dieses Vorganges sind die Innenkanten der Kolbenlippe 35 so ausgebildet, daß sie eine zunehmende Erweiterung aus dem Muldenzentrum zur Öffnung 33 hi bilden. Dieser Erweiterung kann durch beliebige Formen erreicht werden, wobei die Öffnung 43 mit im wesentlichen zylindrischer Wandung ausgeführt ist.Gas mixture swirling through the piston annulus 44, the annulus becomes larger on the route from A to B and smaller on the route from B to A. If the piston 23 now goes down from top dead center during the work cycle, part of the swirling air mass in the vicinity of the opening 43 will escape from the piston recess 38. The flame front swirling clockwise in the piston bowl and the hot combustion gas will move up and reach the combustion chamber through the opening 4-3. To improve this process, the inner edges of the piston lip 35 are designed so that they form an increasing widening from the center of the bowl to the opening 33 hi. This expansion can be achieved by any shape, the opening 43 being designed with an essentially cylindrical wall.

Beispielsweise kann der Durchmesser der öffnung 43 so gewählt werden, daß er erlaubt, .die Öffnung 43 gänzlich innerhalb eines Segments der Wand 42 einzufügen. Ebenso kann,wie in Abbildung 4 und 5 gezeigt, der Durchfluß zwischen Verbrennungsraum 40 und■Ringraum 44 dadurch unterstützt werden, daß die öffnung 43 so angeordnet ist, daß eine Kante in unmittelbarer Nähe der darunter liegenden Kolbenmulde 38 liegt. Grundsätzlich jedoch kann die Größe und die Lage der öffnung 43 beliebig variiert werden, um die gewünschte Vermischung und Verbrennungsfolge zu erreichen.For example, the diameter of the opening 43 can be selected in this way that it allows. the opening 43 entirely within a segment of the wall 42 to be inserted. Likewise, how shown in figure 4 and 5, the flow between combustion chamber 40 and ■ annular space 44 are supported by that the opening 43 is arranged so that an edge in the immediate vicinity of the piston recess 38 below lies. In principle, however, the size and the position of the opening 43 can be varied as desired in order to achieve the desired mixing and to achieve combustion sequence.

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Um den zeitlichen Ablauf der Mischung und Verbrennung der Brennstoff-Luftcharge zu regeln, ist die öffnung 43 mit einer oberen und unteren Steuerkante 46 und 47 versehen. Die untere Steuerkante 47 ist wie gezeigt mit einem stark ausgebildeten Abriß versehen, um damit eine aufrechte Wand zu bilden, die den Gaswechsel aus Mulde 38 führen und steuern kann.In order to regulate the timing of the mixing and combustion of the fuel-air charge, the opening 43 is also provided an upper and lower control edge 46 and 47 are provided. The lower control edge 47 is provided with a strong tear-off as shown to create an upright wall to form, which lead and control the gas exchange from trough 38 can.

Während des Verdichtungstaktes wird der Kolben bei geschlossenem Einlaß-und Auslaßventil 32, 32a zum oberen Totpunkt bewegt. Die Kompression der vorher eingeführten Wirbelluft treibt erhebliche Luftmengen in die Kolbenmulde 38 und erhöht dadurch die Verwirbelungsgeschwindigkeit.During the compression stroke, the piston is moved to top dead center with the inlet and outlet valves 32, 32a closed. The compression of the previously introduced vortex air drives considerable amounts of air into the piston bowl 38 and increases it thereby the swirl speed.

Unmittelbar, bevor und während des Erreichens des oberen Totpunkts wird eine vorbestimmte Brennstoffmenge aus der Einspritzdüse 33 in den Kolbenmuldenraum 38 eingeführt. Dabei ist die Einspritzrichtung mit der Wirbelströmung abgestimmt. Wie bereits beschrieben, wird der eingespritzte Brennstoff eine örtlich begrenzte relativ reiche Brennstoff-Luftmischung bilden, die sofort beim Vorbeistreichen an der Zündkerze 37 gezündet wird. Die Zündkerze wird genau an diesem Punkt des Arbeitstaktes mit Energie versorgt.Immediately before and during the reaching of the top dead center a predetermined amount of fuel is introduced from the injection nozzle 33 into the piston bowl space 38. Included the direction of injection is coordinated with the vortex flow. As already described, the injected fuel is form a localized, relatively rich fuel-air mixture which, when swept past the spark plug 37 is ignited. The spark plug is supplied with energy precisely at this point in the work cycle.

In dem nun folgenden Arbeitstakt wird der Kolben 23 aus dem oberen Totpunkt weichen und die Flammenfront im Ringraum 44In the work cycle that now follows, the piston 23 will move out of top dead center and the flame front in the annular space 44

G o 9 8 2 b / υ b 4 4G o 9 8 2 b / υ b 4 4

zirkulieren. Dieses erlaubt gleichzeitig einem Teil der heißen, expandierenden Gase und der Luft in Muldenraum 38, aus der Mulde auszutreten und in die sich vergrößernde Verbrennungskammer 40 zu entweichen. Gleichzeitig setzt die I'lammenfront ihre Ausbreitungsbewegung in Mulde 38 fort = und die Verbrennung in der besagten Mulde wird aufrecht erhalten durch die verbliebene Gasmischung und ebenso durch freie Luft, die gleichzeitig hindurchströmt. Im Ergebnis wird die entflammte Mischung durch Öffnung 43 in der Weise strömen, daß eine verbesserte Durchmischung des Brennstoffs, der Verbrennungsprodukte und der freien Luft in Kammer 40 erreicht wird.circulate. This allows at the same time some of the hot, expanding gases and the air in trough space 38, exit the trough and escape into the expanding combustion chamber 40. At the same time, the The flame front continues its propagation movement in hollow 38 and the combustion in said trough is maintained by the remaining gas mixture and also by free air flowing through it at the same time. As a result, the inflamed mixture is through opening 43 in the manner flow that an improved mixing of the fuel, combustion products and free air in chamber 40 is achieved.

Das Ergebnis ist eine schnellere und einheitlichere Verbrennung und nachfolgend auch eine wirtschaftlichere und saubere, umweltfreundlichere Betriebsweise.The result is a faster and more uniform combustion and subsequently also a more economical and cleaner, more environmentally friendly operation.

Claims (10)

31. Oktober 1975 T 75 054 D October 31, 1975 T 75 054 D — Ί 3 —
Patentansprüche
- Ί 3 -
Claims
\ 1.jVerbrennungskraftmaschine, bestehend aus mindestens einem Zylinder, Zylinderkopf und Kolben, die zusammen einen Verbrennungsraum bilden, und Ventilen zur Eingabe von Luft in den Verbrennungsraum, wobei die Zylinderwände als Führungen für die wirbelnden Luftmassen dienen, dadurch gekennzeichnet, daß im Kolben (23) ein Eingraum (44) eingeformt ist, in den über eine enge Durchlaßöffnung (43) das Luft-Brennstoff gemisch eingegeben wird, wobei die enge Durchlaßöffnung (43) exzentrisch zur Kolbenmittelachse aus der Bewegungsrichtung des Kolbens gesehen angeordnet ist.\ 1.jCombustion engine, consisting of at least a cylinder, cylinder head and piston, which together form a combustion chamber, and valves for input of air into the combustion chamber, the cylinder walls acting as guides for the swirling air masses serve, characterized in that an inlet space (44) is formed in the piston (23), into the air-fuel via a narrow passage opening (43) mixture is entered, the narrow passage opening (43) eccentric to the piston center axis is arranged seen the direction of movement of the piston.
2. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinderkopf (31) eine Brennstoff-Einspritzdüse (36) mit einem Auslaß (34) angeordnet ist, die auf die Durchlaßöffnung (43) zur Einspritzung von Brennstoff in den Ringraum (44) ausgerichtet ist, so daß der wirbelnde Luftstrom zur Herstellung eines zündfähigen Brennstoff-Luftgemisches aufbereitet wird, und daß in der Verbrennungskammer (40) eine Zündkerze (37) zur Entzündung des Brennstoff-Luftgemisches angeordnet ist.2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that that in the cylinder head (31) a fuel injection nozzle (36) with an outlet (34) is arranged, which on the The passage opening (43) for the injection of fuel into the annular space (44) is aligned so that the swirling Air flow is processed to produce an ignitable fuel-air mixture, and that A spark plug (37) for igniting the fuel-air mixture is arranged in the combustion chamber (40). ORIOiNAL INSPECTED 609825/Ub44ORIOiNAL INSPECTED 609825 / Ub44 b b Cb b c y\ y \ , Ί 3. Verbrermungskraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des im wesentlichen zylindrisch geformten Ringraums (4A) parallel zur Kolbenmittelachse verläuft.3. internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the axis of the substantially cylindrically shaped Annular space (4A) runs parallel to the piston center axis. 4-. Verbrermungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet , daß der Ringraum (44-) im wesentlichen konzentrisch zur Kolbenmittelachse angeordnet ist.4-. Internal combustion engine according to one of the preceding Claims, characterized in that the annular space (44-) is essentially is arranged concentrically to the piston center axis. 5· Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Ringraum (44-) in einer Ebene angeordnet ist, die im wesentlichen senkrecht zur Kolbenmittelachse liegt.5 · Internal combustion engine according to one of the preceding Claims, characterized in that the annular space (44-) in one Plane is arranged which is substantially perpendicular to the piston center axis. 6. Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet ,, daß die enge Durchlaßöffnung (4-3) im.wesentlichen aus einer kreisförmigen Durchlaßöffnung besteht.6. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized ,, that the narrow passage opening (4-3) essentially consists of a circular passage opening consists. ÖfilSIKAL JNSPECTED 609826/0644 ÖfilSIKAL JNSPECTED 609826/0644 - "r5 -- " r 5 - 7· Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßöffnung (4-3) einen Durchmesser D aufweist, der weniger als die Hälfte des Durchmessers des Ringraumeis (4-4) "beträgt.7 · Internal combustion engine according to one of the preceding Claims, characterized in that the passage opening (4-3) has a diameter D, which is less than half the diameter of the annular space ice (4-4) ". 8. Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kante der Durchlaßöffnung (43) mit einer Wand des Ringraums (44) benachbart ist.8. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that that at least one edge of the passage opening (43) with is adjacent to a wall of the annulus (44). 9. Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Ringraum (44) im wesentlichen zylindrisch ist und mit der Durchlaßöffnung (43) kommuniziert, wobei die Durchlaßöffnung (43) exzentrisch zum Ringraum (44) angeordnet ist.9. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that that the annular space (44) is substantially cylindrical and communicates with the passage opening (43), wherein the passage opening (43) is arranged eccentrically to the annular space (44). 10. Verbrennungskraftmaschine10. Internal combustion engine / nach einem der vorhergehenden Ansprüche,/ according to one of the preceding claims, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung des Ringraumes (44) zum Kompressionsraum (40) durch ein sichelförmiges Kreisscheibenelement vorgenommen wird, das aus zwei deckungsgleichen Abschnitten aufgebaut ist, wobei der erste Abschnitt eine sich vergrößernde Querschnittsfläche und der zweite Abschnitt eine sich verkleinernde Querschnittsfläche aufweist.characterized in that the Delimitation of the annular space (44) to the compression space (40) made by a sickle-shaped circular disk element which is made up of two congruent sections, the first section being an enlarging one Cross-sectional area and the second portion has a decreasing cross-sectional area. ORIGINAL INSPECTED 60982b/ubhk ORIGINAL INSPECTED 60982b / ubhk e ee e r s e 11 er s e 11 e
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