DE4241104C2 - Internal combustion engine with a transverse combustion chamber - Google Patents

Internal combustion engine with a transverse combustion chamber

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Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine ge­ mäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Vorbekannt sind gattungsgemäße Brennkraftmaschinen aus der Schrift DE-PS 8 09 266. In Fig. 2 dieser Schrift ist ein mit seiner Achse quer zum Zylinder angeordneter, walzenförmiger Brennraum gezeigt, der durch jeweils entgegengesetzte ausge­ rundete Stufenkonturen am Kolben als auch an der Brennraum­ kontur im Zylinderboden bei Stellung des Kolbens im oberen Totpunkt gebildet wird. Bei der Bewegung des Kolbens gegen den oberen Totpunkt bildet sich im Brennraum eine Quetsch­ strömung im Bereich zwischen den sich nähernden, parallelen Brennraumkonturen im Kolben- und Zylinderboden, die tangen­ tial in den querliegenden Brennraum eintritt und in diesem eine walzenförmige Luftbewegung anfacht. In diese Luftbewe­ gung erfolgt vor dem Erreichen des oberen Totpunktes das Einspritzen des Kraftstoffes in Achsrichtung des Brenn­ raumes.Generic internal combustion engines are previously known from the document DE-PS 8 09 266. In FIG. 2 of this document a cylinder-shaped combustion chamber is shown with its axis arranged transversely to the cylinder, which is contoured by opposite rounded step contours on the piston and on the combustion chamber Cylinder base is formed when the piston is at top dead center. When the piston moves against top dead center, a squeezing flow is formed in the combustion chamber in the area between the approaching, parallel combustion chamber contours in the piston and cylinder base, which tangentially enters the transverse combustion chamber and in it a cylinder-shaped air movement is triggered. In this Luftbewe movement takes place before reaching top dead center, the fuel is injected in the axial direction of the combustion chamber.

Angaben zur Zuordnung der Ladungswechselventile zur Brenn­ raumkontur sind in der Schrift nicht enthalten.Information on the assignment of the gas exchange valves to the combustion room contours are not included in the font.

Vorbekannt ist eine Brennkraftmaschine dieses Aufbaus aus der DE-PS 27 41 121, bei der in Richtung der Längsachse des relativ flach ausgebildeten Brennraums Ein- und Auslaßventil, mit ihren Stirnflächen Begrenzungen des Brennraums bildend, aufeinanderfolgen. Neben dem Brennraum und parallel zu seiner (querverlaufenden) Längsachse erstreckt sich eine in Richtung auf den Zylinderkopf und bei OT-Stellung des Kolbens in diesen hineinragende Leiste am Kolben. Zweck dieser bekannten Konstruktion ist die Erzielung einer für eine gute Abgaszusammensetzung günstigen, in senkrechten Ebenen umlaufenden Strömung im Brennraum mit Unterstützung durch die Quetschspalte erzeugter Quetschströmungen. One is known Internal combustion engine of this structure from DE-PS 27 41 121, at the in the direction of the longitudinal axis of the relatively flat Combustion chamber intake and exhaust valve, with their End faces defining the combustion chamber, successive. In addition to the combustion chamber and extends parallel to its (transverse) longitudinal axis one towards the cylinder head and protruding into the piston at TDC position Ledge on the piston. Purpose of this known construction is the achievement of a good exhaust gas composition favorable, revolving in vertical planes Flow in the combustion chamber with support squeeze currents generated by the pinch gaps.  

Vorbekannt ist durch die Schrift D 14 393 Ia/45a2 eine Brenn­ kraftmaschine für ein Dieselbrennverfahren mit überwiegend luftverteilter Kraftstoffeinspritzung. Angewandt wird ein quer zur Zylinderachse angeordneter Brennraum mit einer ent­ sprechend der Kraftstoffstrahlaufweitung gestalteten kegel­ förmigen Kontur. Beide Ladungswechselventile sind nebenein­ ander in der oberen zum Brennraum führenden Anströmkontur des Zylinderbodens angeordnet.Known from the document D 14 393 Ia / 45a 2 is an internal combustion engine for a diesel combustion process with predominantly air-distributed fuel injection. Applied is a combustion chamber arranged transversely to the cylinder axis with a cone-shaped contour designed accordingly to expand the fuel jet. Both charge exchange valves are arranged next to each other in the upper flow contour of the cylinder bottom leading to the combustion chamber.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer gat­ tungsgemäßen Brennkraftmaschine die quer zur Zylinderachse ablaufende walzenförmige Ladungsbewegung bereits beim Einlaßvorgang im Zylinderraum anzufachen und sie vor OT-Stellung des Kolbens durch die Quetschströmung weiter zu intensivieren. The invention is based, with a gat proper internal combustion engine the roller-shaped running across the cylinder axis Charge movement already during the intake process in the cylinder space to kindle them and before the piston reaches the TDC position Crushing flow to intensify further.  

Durch die erfindungsgemäße Konstruktion mit in Höhenrichtung ver­ setzt von entgegengesetzten Seiten her tangential in den Brennraum einmündenden Quetschspalten wird erreicht, daß von diesen ausgehen­ de Quetschströmungen tangential im Sinne der Erzeugung einer Ro­ tationsströmung im Brennraum in einem einzigen definierten Dreh­ sinne einströmen. Durch Anordnung der Kraftstoffeinspritzdüse so, daß sie im wesentlichen in Richtung der Längsachse des Brennraums abspritzt, wird durch die Energie des Kraftstoffstrahls die Ausbil­ dung der erwünschten Ladungsströmung im Brennraum nicht behindert. Verbunden damit ist die Erzielung einer großen freien Strahllänge und die weitgehende Vermeidung des Niederschlagens von Kraftstoff auf der Wand der Brennkammer. Im Endergebnis erzielt man so eine optimale Durchmischung des Kraftstoffs mit der Verbrennungsluft.Through the construction according to the invention with ver in the vertical direction sets tangentially into the combustion chamber from opposite sides  The resulting pinch gaps are created from these de Squeeze currents tangential in the sense of creating a ro tion flow in the combustion chamber in a single defined rotation flow in senses. By arranging the fuel injector so that they are essentially in the direction of the longitudinal axis of the combustion chamber hoses, the energy is generated by the fuel jet the desired charge flow in the combustion chamber. Associated with this is the achievement of a large free beam length and largely avoiding the precipitation of fuel on the wall of the combustion chamber. In the end, you get one optimal mixing of the fuel with the combustion air.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, derenAn embodiment of the invention is described below with reference to the Drawing explains whose

Fig. 1 einen Längsschnitt in Richtung der Achse des Kolbens bzw. des betrachteten Zylinders und deren Fig. 1 shows a longitudinal section in the direction of the axis of the piston or the cylinder under consideration and their

Fig. 2 den in Fig. 1 bei II-II gekennzeichneten Querschnitt wiedergibt. Fig. 2 shows the cross section marked II-II in Fig. 1.

Im Zylinderkopf 1, der hier einstückig mit dem den Hubkolben 2 füh­ renden Zylinderblock gezeichnet ist, sind höhenversetzt das Einlaß­ ventil 3 und das Auslaßventil 4 angeordnet. Der Kolben 2 besitzt den in Richtung der Kolbenachse 5 nach oben vorspringenden Bereich 6, während der Zylinderkopf 1 den in Richtung nach unten, also in Richtung auf den Kolben 2, vorspringenden Bereich 7 zur Unterbrin­ gung des Auslaßventils 4 aufweist. In der dargestellten OT-Lage des Kolbens 2 bilden sich so zwischen Zylinderkopf 1 und Kolben 2 die beiden in unterschiedlichen Höhen liegenden Quetschspalte 8 und 9 aus, von denen der letztgenannte von der gesamten Stirnfläche des Auslaßventils 4, dagegen der erstgenannte Quetschspalt 8 nur von einem - in Fig. 2 durch eine unterbrochene Linie hervorge­ hobenen - Bereich der Stirnfläche des Einlaßventils 3 begrenzt wird.In the cylinder head 1 , which is drawn here in one piece with the piston 2 leading cylinder block, the inlet valve 3 and the outlet valve 4 are offset in height. The piston 2 has the upwardly projecting region 6 in the direction of the piston axis 5 , while the cylinder head 1 has the region 7 projecting downwards, ie in the direction of the piston 2 , for accommodating the exhaust valve 4 . In the illustrated TDC position of the piston 2 , the two pinch gaps 8 and 9 , which lie at different heights, form between the cylinder head 1 and the piston 2 , of which the latter from the entire end face of the exhaust valve 4 , whereas the first pinch gap 8 only from one - In Fig. 2 highlighted by a broken line - area of the end face of the inlet valve 3 is limited.

Die beiden einander zugekehrten, etwa senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 verlaufenden Wände 10 und 11 der vorspringenden Partien 6 und 7 von Kolben 2 und Zylinderkopf 1 sind, wie Fig. 1 zeigt, im wesentlichen konkav ausgebildet, so daß sie einen etwa walzenför­ migen Brennraum 12 begrenzen, dessen Längsachse 13 quer zur Kolben­ achse 5 liegt. Das bedeutet, daß bei Aufwärtsbewegungen des Kolbens 2 die in den Quetschspalten 8 und 9 erzeugten Quetschströmungen tangential in entgegengesetzten Richtungen in sich gegenüberliegen­ de Bereiche des Brennraums 12 einströmen und demgemäß eine Rota­ tionsströmung um die Längsachse 13 des Brennraums 12 erzeugt.The two mutually facing, approximately perpendicular to the plane of Fig. 1 extending walls 10 and 11 of the projecting portions 6 and 7 of the piston 2 and cylinder head 1 are, as shown in Fig. 1, formed substantially concave, so that they have an approximately walzenför shaped Limit combustion chamber 12 , the longitudinal axis 13 is transverse to the piston axis 5 . This means that when the piston 2 moves upward, the squeeze flows generated in the squeeze gaps 8 and 9 flow tangentially in opposite directions into opposing regions of the combustion chamber 12 and accordingly produce a rotation flow about the longitudinal axis 13 of the combustion chamber 12 .

Die Kraftstoffeinspeisung erfolgt mittels der Kraftstoffeinspritz­ düse 14, die, wie Fig. 2 zeigt, so angeordnet ist, daß sie einen Kraftstoffstrahl 15 im wesentlichen in Richtung der Längsachse 13 des Brennraums 12 abspritzt.The fuel is supplied by means of the fuel injection nozzle 14 , which, as shown in FIG. 2, is arranged so that it squirts a fuel jet 15 essentially in the direction of the longitudinal axis 13 of the combustion chamber 12 .

Mit der Erfindung ist demgemäß ohne zusätzliche Bauteile und prak­ tisch ohne Vergrößerung der Abmessungen der Brennkraftmaschine eine gattungsgemäße Maschine geschaffen, die hinsichtlich der Durch­ mischung von Kraftstoff und Luft durch Erzeugung definierter Strö­ mungen im Brennraum optimiert ist.With the invention is accordingly without additional components and practical a table without increasing the dimensions of the internal combustion engine Generic machine created that with respect to the Mixing fuel and air by generating defined flows in the combustion chamber is optimized.

Claims (3)

1. Brennkraftmaschine mit zumindest je einem Ein- und Auslaßventil, insbesondere Dieselmaschine, mit in einen Zylinderkopf und einen Hubkolben eingearbeiteten, mit seiner Längsachse quer zur Längsachse des Kolbens verlaufenden, Rota­ tionsströmungen um seine Längsachse zulassend ausgebildeten Brennraum, an dem sich an zwei sich gegenüberliegenden Seiten Quetschspalte zwischen Kolben und Zylinderkopf anschließen und in dem eine im wesentlichen senk­ recht zur Kolbenachse abspritzende Kraftstoffeinspritzdüse, an einer Stirnseite des im wesentlichen walzenförmigen Brennraumes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das eine zylinderkopfseitige Begrenzung des Brennraumes (12) bildende Einlaßventil (3) mit seinem Querschnitt teilweise, dagegen das neben dem Brennraum (12) liegende Auslaßventil (4) mit seinem Querschnitt vollständig im Bereich jeweils einer der Quetschspalten (8, 9) münden, wobei die Quetsch­ spalten in unterschiedlichen, in Richtung der Kolbenachse (5) gemessenen Höhen liegen. 1. Internal combustion engine with at least one intake and exhaust valve, in particular a diesel engine, with a cylinder head and a reciprocating piston incorporated with its longitudinal axis transverse to the longitudinal axis of the piston, rotating flow currents around its longitudinal axis allowing combustion chamber to be formed on two opposite ones Connect the side pinch gaps between the piston and the cylinder head and in which a fuel injector, which squirts off essentially perpendicularly to the piston axis, is arranged on an end face of the essentially cylindrical combustion chamber, characterized in that the inlet valve ( 3 ) forming a cylinder head-side boundary of the combustion chamber ( 12 ) its cross section partially, whereas the exhaust valve ( 4 ) lying next to the combustion chamber ( 12 ) opens with its cross section completely in the area of one of the pinch gaps ( 8 , 9 ), the pinch gaps opening in different directions in the direction of the piston axis e ( 5 ) measured heights. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffeinspritzdüse (14) zumindest annähernd in Richtung der Längsachse (13) des Brennraums (12) abspritzend angeordnet ist.2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the fuel injection nozzle ( 14 ) is arranged at least approximately in the direction of the longitudinal axis ( 13 ) of the combustion chamber ( 12 ). 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß Zylinderkopf (1) und Kolben (2) in Querrichtung ver­ setzt einen das Auslaßventil (4) aufnehmenden herabgezogenen bzw. einen dem Einlaßventil (3) gegenüberstehenden hochgezogenen Bereich (7, 6) aufweisen und sich gegenüberstehende Wände (11, 10) beider Bereiche (7, 6) zur Bildung des Brennraums (12) in Querschnitten senkrecht zur Längsachse (13) desselben im wesent­ lichen konkav ausgebildet sind.3. Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the cylinder head ( 1 ) and piston ( 2 ) in the transverse direction sets a the exhaust valve ( 4 ) receiving drawn or one of the intake valve ( 3 ) opposite raised area ( 7 , 6 ) and opposing walls ( 11 , 10 ) of both areas ( 7 , 6 ) to form the combustion chamber ( 12 ) in cross sections perpendicular to the longitudinal axis ( 13 ) of the same are essentially concave.
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