DE69717050T2

DE69717050T2 - Brennkammer

Info

Publication number: DE69717050T2
Application number: DE69717050T
Authority: DE
Inventors: Koji Morikawa; Toyosei Yamauchi
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1996-10-08
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 2003-03-13
Anticipated expiration: 2017-10-01
Also published as: DE69717050D1; EP0835994A3; JP3763491B2; EP0835994A2; JPH10115223A; EP0835994B1; US5813385A

Description

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft die Struktur einer Verbrennungskammer für einen Ottomotor vom Typ mit Kraftstoffeinspritzung direkt im Zylinder und insbesondere die Struktur einer Verbrennungskammer, die einen halbdachartigen Zylinderkopf und einen Kolben mit einem kesselförmigen Kolbenhohlraum aufweist.
Viele Ansätze sind zum Verbessern der Kraftstoffsparsamkeit von Fahrzeugen vorgeschlagen worden, und unter ihnen sind eine Verbesserung theoretischer Wärmewirksamkeit, eine Verringerung von Pumpverlust, eine Verringerung von Reibung und dergleichen vorgeschlagen worden, um die Kraftstoffsparsamkeit eines Motors zu verbessern. Zum Verbessern der theoretischen Wärmeeffizienz oder zum Verringern des Pumpverlustes gibt es zahlreiche Ansätze zum Erzielen einer mageren Brennsteuerung, einer Verbrennung hoher EGR-Rate und dergleichen, neben konventionellen Ansätzen so wie Erhöhung eines Verdichtungsverhältnisses oder eines Ausdehnungsverhältnisses. Beim Gestalten solcher Ansätze sind verschiedenartige Gasflusssteuertechniken so wie sogenanntes Taumeln, Verwirbeln, oder Verwirbeln durch Verdichtung (Squish) grundlegend.
Diese Gasflusssteuerungen sind ursprünglich zum Erhöhen der Verbrennungsgeschwindigkeit und Bilden eines homogenen Gasgemischs in Zylindern verwendet worden, aber heutzutage wird die Flusssteuerung zweckgebunden zum Bilden einer lokalen fetten Mischzone oder Bilden eines Gasgemischs in einem bestimmten Bereich verwendet, während die Gasmischung als ganzes in einem mageren Zustand bleibt. In diesem Fall ist die Verbrennungsstrategie in eine sogenannte Schichtbeschickungsverbrennung klassifiziert, nicht jedoch in eine Verbrennung homogener Beschickung.
Zum Beispiel offenbart die japanische offengelegte Patentanmeldung Toku-Kai-Hei Nr. 5-1544 eine Technik, bei der eine um das Ansaugventil herum vorgesehene Maskierungswand zwangsläufig einen umgekehrten Taumelfluss erzeugt, um so den Kraftstoff, der von dem unter der Ansaugöffnung vorgesehenen Kraftstoffeinspritzmittel eingespritzt wird, auf dem Taumelfluss zu einer in der Mitte des Zylinderkopfes angeordneten Zündkerze zu tragen.
Ferner offenbart die japanische offengelegte Patentanmeldung Toku-Kai-Hei Nr. 6-146886 eine Verbrennungskammer, in der die Kraftstoffeinspritzmittel unter der Ansaugöffnung in der gleichen Weise wie in Toku-Kai-Hei Nr. 5-1544 angeordnet sind und die Ansaugöffnung einen Schnittaufbau aufweist, bei dem eine halbe Seite derselben erweitert ist. Aufgrund dieses Aufbaus mit einer halben erweiterten Seite, wird der Hauptstrom von Ansaugluft in Richtung auf die Zylinderwand gelenkt, wodurch die Erzeugung des umgekehrten Taumelflusses angeregt wird. Weiter ist die Verbrennungskammer gemäß diesem Stand der Technik so aufgebaut, dass ein auf der oberen Oberfläche des Kolbens vorgesehener schalenförmiger Kolbenhohlraum den Taumelfluss in der Richtung der Zündkerze zurückwirft.
Außerdem schlägt die japanische offengelegte Patentanmeldung Toku-Kai-Hei Nr. 6-42352 eine Verbrennungskammertechnik vor, in der das Kraftstoffeinspritzmittel in der Mitte des Zylinderkopfes angeordnet ist, wobei die Einspritzdüse nach unten gerichtet ist und die Zündkerze von zwischen zwei Ansaugöffnungen vorsteht.
Die in Toku-Kai-Hei Nr. 5-1544 offenbarte Technik birgt jedoch ein Problem von Energiemangel bei hohen Geschwindigkeiten und Bereichen hoher Belastungen aufgrund der um das Ansaugventil herum vorgesehenen Maskierungswand. Ferner weist die in Toku-Kai-Hei Nr. 6-146886 offenbarte Verbrennungskammer einen Fehler darin auf, dass, da der umgekehrte Taumelfluss nur in einem halben Teil der Verbrennungskammer gebildet wird und nur der schalenartige Kolbenhohlraum einen Verbrennungsraum bildet, das Verdichtungsverhältnis sehr hoch in einem begrenzten Bereich des Kolbenhohlraums wird. Ferner birgt die Verbrennungskammertechnik gemäß Toku-Kai-Hei Nr. 6-42352 einen Nachteil darin, dass, da der Hauptteil von auf der oberen Oberfläche des Kolbens zurückgeworfenem Kraftstoffspray entzündet wird, eine gute Schichtbeschickungsverbrennung in Bereichen erhalten wird, die eine kleine Einspritzmenge benötigen, dies aber nicht in Bereichen möglich ist, die eine große Kraftstoffeinspritzmenge benötigen. Weiter ist ein anderer Nachteil dieses Stands der Technik, dass es schwierig ist, eine stabile Zündung über den breiten Bereich der Motorbetriebsbedingungen aufrechtzuerhalten, da Kraftstoff entzündet wird, nachdem er auf der oberen Oberfläche des Kolbens zurückgeworfen wird.
Dementsprechend soll die vorliegende Erfindung die oben genannten Nachteile und Probleme des Standes der Technik vermeiden und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbrennungskammerstruktur für einen Motor mit Kraftstoffeinspritzung im Zylinder zu schaffen, die eine stabile Schichtbeschickungsverbrennung unter verschiedenen Motorbetriebsbedingungen sicherstellen kann.
Zum Lösen der Aufgabe umfasst die vorliegende Erfindung eine halbdachförmige Verbrennungskammer, die auf einer unteren Oberfläche des Zylinderkopfes vorgesehen ist; einen Kraftstoffeinspritzer, der auf der Oberseite und in der Mitte der halbdachförmigen Verbrennungskammer so angeordnet ist, um einen Kraftstoff in der Abwärtsrichtung einzuspritzen und ein Kraftstoffspray zu bilden; eine Zündkerze angeordnet in dem Zylinderkopf, deren Elektrode in der Nähe des Ansaugventils angeordnet ist; und einen Kolbenhohlraum, der auf der oberen Fläche des Kolbens vorgesehen ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenhohlraum einen ringförmigen Vorsprung, der von der oberen Fläche des Kolbens vorsteht, und einen konkaven Teil innerhalb des genannten ringförmigen Vorsprungs aufweist.
Nur zum Aufführen eines Beispiels sollen nun spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
Fig. 1 eine Querschnittseitenansicht einer Verbrennungskammer gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine Draufsicht des Kolbens gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 3 eine Querschnittseitenansicht einer Verbrennungskammer gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 4 eine Draufsicht des Kolbens gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 5 eine Querschnittseitenansicht einer Verbrennungskammer gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 6 eine Draufsicht des Kolbens gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 7 eine Querschnittseitenansicht einer Verbrennungskammer gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 8 eine Draufsicht des Kolbens gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 9 eine erklärende Ansicht ist, die eine Ausbildung von Kraftstoffspray gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 10 eine Seitenansicht einer generischen Verbrennungskammerstruktur mit einem Halbdach ist.
Wenn eine generische Verbrennungskammerstruktur eines Halbdachtyps unter Bezugnahme auf Fig. 10 beschrieben werden soll, ist die Innenwand eines Zylinderkopfs wie ein Giebeldach geformt, d. h. zwei zueinander gerichtete geneigte Dachflächen. Die obere Fläche eines Kolbens 16 ist auch wie ein Giebeldach geformt, um so zu der giebeldachartigen Konfiguration des Zylinderkopfes zu passen. Ferner sind ein Ansaugventil 1 bzw. ein Ansaugventil 2 auf jeder der beiden geneigten Oberflächen vorgesehen.
Nun bezugnehmend auf Fig. 1 und Fig. 2, ist die erste Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskammerstruktur eine zwischen einem Zylinderkopf 14 und einer oberen Fläche 16a des Kolbens 16 ausgebildete Verbrennungskammer 100, einen ungefähr in der Mitte der Verbrennungskammer 100 vorgesehenen Kraftstoffeinspritzer 12, um so Kraftstoff in der Abwärtsrichtung einzuspritzen, und eine Zündkerze umfasst, die in der Zwischenposition der beiden Ansaugventile (nicht gezeigt) und in der Position angeordnet ist, wo ihre Elektrode 18a nicht direkt dem von dem Kraftstoffeinspritzer 12 eingespritzten Kraftstoff ausgesetzt ist.
Ferner ist gemäß der Ausführungsform die obere Fläche des Kolbens 16 zu einem Halbdach geformt, um so zu dem Halbdach des Zylinderkopfes 14 zu passen, und gleichzeitig ist ein Kolbenhohlraum 20, dessen Umfang wie ein Kessel vorsteht, auf der oberen Fläche des Kolbens 16 vorgesehen. Das heißt, der Kolbenhohlraum 20 besteht aus einem kreisförmigen vorstehenden Teil oder einem ringförmigen Vorsprung 22 und einem darin vorgesehenen konkaven Teil 24.
Weiter weist gemäß der Ausführungsform der konkave Teil 24 des Kolbenhohlraums 20 eine kugelförmige Oberfläche auf, deren Krümmungsmitte an einem speziellen Punkt auf der Mittellinie des Kraftstoffeinspritzers 12 angeordnet ist. Dementsprechend weist bei Betrachtung von der Oberseite des Kolbens der ringförmige Vorsprung 22 einen verformten Kreis oder einen etwa ovalen Aufbau wie in Fig. 2 gezeigt auf. Ferner ist ein sanft geneigter Bereich 26 außerhalb des ringförmigen Vorsprungs 22 gebildet, um so an das Halbdach des Zylinderkopfes 14 anzupassen.
Ein anderes Merkmal dieser Ausführungsform ist ein hohles kegelförmiges Kraftstoffspray, das durch den vom Kraftstoffeinspritzer 12 eingespritzten Kraftstoff gebildet wird. Das soll bedeuten, dass, wenn Kraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzer 12 eingespritzt wird, da dem eingespritzten Kraftstoff durch die Düse des Kraftstoffeinspritzers 12 eine Drehgeschwindigkeitskomponente verliehen wird, das Kraftstoffspray eine hohle Kegelform mit einer dünnen Wand bildet. Speziell wird in dieser Ausführungsform eine Verwirbelungsdüse verwendet. Das hohle kegelförmige Spray (gezeigt durch F) weist zum Beispiel einen Raumwinkel von 40 bis 80 Grad auf. Ferner wird der untere Kreis des hohlen kegelförmigen Kraftstoffsprays F so ausgebildet, um innerhalb des ringförmigen Vorsprungs 22 zu bleiben.
Weiter ist gemäß der Ausführungsform das Ansaugventil (nicht gezeigt) so aufgebaut, um einen schwachen Taumelfluss zu erzeugen, dessen Taumelrate 0,5 bis 2 in der senkrechten Richtung beträgt. Ferner ist in dieser Ausführungsform der maximale Durchmesser des ringförmigen Vorsprungs 22 als 30 bis 70 Prozent der Bohrung ausgelegt und die Tiefe des Kolbenhohlraums 20 unter Ausnahme des vorstehenden Teils ist als ungefähr 15 Prozent der Zylinderbohrung ausgelegt. Weiter ist die Elektrode 18a der Zündkerze 18 innerhalb des ringförmigen Vorsprungs 22 in der Position angeordnet, die nicht direkt dem Kraftstonspray ausgesetzt ist.
Wenn das hohle kegelförmige Kraftstoffspray gegen den Boden des Kolbenhohlraums 20 innerhalb des ringförmigen Vorsprungs 22 anstößt, wird das Kraftstoffspray weiter auf dem Kolbenhohlraum 20 zerstäubt. Auf diese Weise wird zerstäubter Kraftstoff als ein Kraftstoffnebel durch verschiedene Tätigkeiten so wie Zurückwerfen, Kriechen und Springen zerstreut. Da der vertikal nach unten eingespritzte Kraftstoff und das Kraftstoffspray gleichmäßig gebildet wird [sie], hat das zerstreute Kraftstoffspray oder der Kraftstoffnebel eine geordnete Form, die innerhalb des Kolbenhohlraums 20 bleibt.
Weiter wird in Verbindung mit der Anstiegsbewegung des Kolbens 16, das Stoßen des zerstreuten Kraftstoffsprays gegen den Zylinderkopf, der Kraftstoff weiter zerstreut [sie].
Da andererseits ein schwacher Taumelfluss in der Verbrennungskammer erzeugt wird, fließt das zerstreute Kraftstoffspray entlang des Taumelflusses und sammelt sich um die Elektrode 18a der Zündkerze 18. Auf diese Weise wird eine Gasmischung mit einer guten Entzündbarkeit um die Zündkerze 18 herum gebildet.
Fig. 9 ist eine schematische Darstellung zum Zeigen der vorgenannten Tätigkeit von Kraftstoff und Ansaugluft. Wenn der Kolben zu einer spezifizierten Position (durch eine durchgezogene Linie gezeigte Position) hochgeht, wird das hohle kegelförmige Kraftstoffspray F durch den Kraftstoffeinspritzer 12 gebildet. Das Kraftstoffspray wird innerhalb des kesselförmigen Kolbenhohlraums 20 wie oben beschrieben zerstreut.
Wenn der Kolben 16 weiter zu der durch die Zweipunktkettenlinien in Fig. 9 gezeigten Position ansteigt, sammelt sich das zerstäubte Kraftstoffspray an dem kompakten Verbrennungsraum in dem Kolbenhohlraum 20 um die Elektrode 18a der Zündkerze 18, die zwischen zwei Ansaugventilen angeordnet ist, wobei es auf dem durch einen Pfeil 300 gezeigten schwachen Taumelfluss getragen wird.
Da der so erhaltene Zustand von Kraftstoff eine gute Entzündbarkeit aufweist und daher zerbrochene Stücke von Kraftstoffspray und teilweise übermäßig mageres Gasgemisch, die Flammenfortpflanzung behindern können, verhindert werden können, kann weiter eine schnelle Verbrennung unter dem Gesamtzustand von magerem Luft-Kraftstoff- Verhältnis erhalten werden. Außerdem verhindert der kesselförmige Kolbenhohlraum 20 gemäß dieser Ausführungsform, dass der Gasfluss während des Verdichtungshubs übermäßig gestört wird. Weiter trägt andererseits dieser kesselförmige Kolbenhohlraum 20 zu einer Verbesserung von Verbrennung nahe dem oberen Todpunkt aufgrund einer mäßigen Störung des Gasflusses bei. Diese Tätigkeiten gestalten die Schichtbeschickungsverbrennung wirksamer und versorgen ein Fahrzeug mit einem hervorragenden Fahrvermögen und einer Verringerung von Kohlenwasserstoffen (HC) und Stickstoffoxiden (NOx).
Da der gesprühte Kraftstoff aufgrund des vorstehenden Teils des Kolbenhohlraums 20 außerdem kaum in Richtung auf die Zylinderwandseite zerstreut wird, wird Anhaften von Kraftstoff an der Zylinderwand verhindert.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Verbrennungskammer und Fig. 4 stellt die Konfiguration des Kolbens gemäß der zweiten Ausführungsform dar.
Das Merkmal der Verbrennungskammer gemäß der zweiten Ausführungsform liegt in der Konfiguration des Bodens des kesselförmigen Kolbenhohlraums 20. Der Kolbenhohlraum 20 gemäß der zweiten Ausführungsform besteht aus einer mittleren Bodenfläche 20a, die zu einer kugelförmigen Oberfläche mit einem großen Krümmungsradius geformt ist, deren Mitte auf der Mitte des Kraftstoffeinspritzers 12 angeordnet ist, und einem Kantenanstiegsbereich 20b, der von der mittleren Bodenfläche 20a zu dem ringförmigen Vorsprung 22 ansteigt und einen sogenannten schiffsbodenförmigen Querschnitt bildet.
Das heißt, der Kolbenhohlraum 20 gemäß der Ausführungsform besteht aus einer kugelförmigen Verbundoberfläche, die zwei Arten von Krümmungsradien einschließt. Der Kantenanstiegsbereich 20b ist zu dem ringförmigen Vorsprung 22 bei einem Winkel im Bereich von 90 bis 150 Grad geneigt, und die mittlere Bodenfläche 20a ist mit dem Kantenanstiegsbereich 20b durch eine sanft gekrümmte Oberfläche verbunden. Da der Kolbenhohlraum 20 gemäß der Ausführungsform einen schiffbodenförmigen konkaven Teil 24 aufweist, wird die Draufsicht des ringförmigen Vorsprungs 22 runder als die der ersten Ausführungsform.
In Übereinstimmung mit dem so gebildeten Kolbenhohlraum 20 wird das nach unten von dem Kraftstoffeinspritzer 12 eingespritzte hohle kegelförmige Kraftstoffspray durch die mittlere Bodenfläche 20a mit einem großen Krümmungsradius gefangen und anschließend wird der Kraftstoff von dort durch Zurückwerfen, Kriechen und Springen zerstreut. Ferner stößt der zerstreute Kraftstoff gegen den Kantenanstiegsbereich 20b und steigt bei einem steilen Winkel an. Die Einspritzenergie geht dort verloren und wird weiter nach oben entlang des Kantenanstiegsbereichs 20b zerstreut. Das heißt, die Richtung des Kraftstoffsprays wird durch den Kantenanstiegsbereich 20b gesteuert. Als ein Ergebnis sammelt sich das Kraftstoffspray in der Nähe der Elektrode 18a der Zündkerze 18 in konzentrierterer Form durch die Tätigkeit des steigenden Kolbens 16 und den Taumelfluss in der Verbrennungskammer.
Da die Neigung des Kantenanstiegsbereichs 20b weiter einen steilen Winkel aufweist, erfolgt der Zusammenstoß des Stroms von dem Kantenanstiegsbereich 20b mit dem Fluss von dem sanft geneigten Bereich 26 unter dem Strom, der eher nach oben gerichtet ist, und deshalb wird die Zerstreuung von Kraftstoff in Richtung auf die Zylinderwand wirksamer verhindert. Dies liefert eine gute Auswirkung auf eine Schichtbeschickungsverbrennung und verhindert gleichzeitig wirksamer, dass Kraftstoff an der Zylinderwand anhaftet.
Fig. 5 zeigt eine Verbrennungskammer gemäß einer dritten Ausführungsform und Fig. 6 zeigt eine Draufsicht des Kolbens.
Das Merkmal der Konstruktion gemäß dieser Ausführungsform ist ein Querschnitt des konkaven Teils 24 des Kolbenhohlraums 20, der zu einer annähernd ovalförmigen Kreisbogenkonfiguration geformt ist. Der restliche Aufbau ist beinahe der gleiche wie der der ersten und zweiten Ausführungsformen.
Das der konkave Teil 24 des Kolbenhohlraums 20 einen kleineren Krümmungsradius am Randteil desselben als an dem Bodenteil desselben aufweist, läuft der Strom an dem Randteil aufwärts in der gleichen Weise wie bei der zweiten Ausführungsform, was zur Schaffung einer gleichmäßigen Zerstreuung des Kraftstoffs und einer Verhinderung des Anhaftens von Kraftstoff an der Zylinderwand führt.
Als nächstes zeigt Fig. 7 eine Verbrennungskammer gemäß einer vierten Ausführungsform und Fig. 8 stellt eine obere Fläche des Kolbens dar.
Das Merkmal des Aufbaus gemäß der vorliegenden Erfindung liegt in einem konkaven Teil 24, der zu einer ringförmigen Konfiguration geformt ist. Das heißt, eine Mittelspitze 30 ist an der Mittel des konkaven Teils 24 ausgebildet und ein kreisbogenförmiger Querschnitt wird zwischen der Mittelspitze 30 und dem ringförmigen Vorsprung 22 ausgebildet. Das heißt, eine ringförmige Nut wird um die Mittelspitze 30 gebildet, die in der Mitte des konkaven Teils 24 vorsteht. In dieser Ausführungsform bildet der Kantenanstiegsbereich 20b eine steile Neigung in Richtung auf den ringförmigen Vorsprung 22.
Wenn Kraftstoff nach unten von dem Kraftstoffeinspritzer 12 eingespritzt wird, wird das Kraftstoffspray durch die Tätigkeiten so wie Zurückwerfen, Kriechen und Springen in der gleichen Weise wie in dem Fall der vorgenannten Ausführungsform zerstreut. Im Fall dieser Ausführungsform bildet der gesprühte Kraftstoff aufgrund des Vorliegens der Mittelspitze 30 einen pfannkuchenförmigen Strudelring, der in der Mittenrichtung des Kolbens verwirbelt, während der Kraftstoff entlang der gekrümmten Oberfläche fließt. Da der pfannkuchenförmige Strudelring gut konzentriert ist und die Flussrichtung desselben gesteuert wird, kann die Zerstreuung in Richtung auf die Zylinderwand wirksam verhindert werden. Da der pfannkuchenförmige Strudelring weiter die umgebende Luft gut umfasst, wird einfach eine entzündbare Mischung um die Elektrode 18a der Zündkerze 18 gebildet.
Da gemäß der Ausführungsform weiter der gesprühte Kraftstoff einen breiten Bereich von Kontakt mit der gekrümmten Oberfläche aufweist, kann die Steuerbarkeit des Flusses des Kraftstoffsprays höher gesteigert werden als in den anderen Ausführungsformen.
In den vorgenannten Ausführungsformen zeigt der Gasfluss einen Taumelfluss an, ist jedoch nicht auf den Taumelfluss begrenzt. Zum Beispiel kann auch ein Verwirbelungsfluss an die Verbrennungskammer angelegt werden.
In diesem Fall wird ähnlich zu dem Taumelfluss der gesprühte Kraftstoff in dem kesselförmigen Kolbenhohlraum 20 durch die Tätigkeiten Zurückwerfen, Kriechen und Springen zerstreut. Da für jegliche Typen der Verbrennungskammer der Ausführungsformen weiter die obere Fläche des Kolbens zu einer sanft gekrümmten Oberfläche ausgebildet ist, wird der Verwirbelungsfluss in der Verbrennungskammer gehalten, ohne gestört zu werden. Ferner kann dieser Verwirbelungsfluss eine Zerstreuung des gesprühten Kraftstoffs in Richtung auf die Zylinderwand verhindern.
Weiter wird in dem Verwirbelungsfluss eine entzündbare Mischung um die Elektrode 18a der Zündkerze 18 herum gebildet, während das gesamte Gasgemisch weiterhin mager ist.
Zusammengefasst ist gemäß der vorliegenden Erfindung die einen Kolbenhohlraum umfassende Verbrennungskammer zum Bilden eines entzündbaren Gasgemischs um die Zündkerze herum geeignet, während das gesamte Verhältnis von Luft zu Kraftstoff mager gehalten wird. Das heißt, die vorliegende Erfindung schafft eine Verbrennungskammerstruktur, die stark geeignet für Schichtbeschickungsverbrennung ist.
Während die momentan bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, soll verstanden werden, dass diese Offenbarungen zum Zweck der Darstellung bestimmt sind und dass verschiedene Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Verbrennungsmotor mit einem Zylinder, einem Kolben (16), der bewegbar in dem genannten Zylinder für Hin- und Herbewegung angeordnet ist, einem Zylinderkopf (14), einem Ansaugventil (1) angeordnet in dem genannten Zylinderkopf zum Einbringen von Luft, und einem Ablassventil (2) angeordnet in dem genannten Zylinderkopf zum Ausgeben von Verbrennungsgasen, wobei der Motor weiter umfasst:

eine halbdachförmige Verbrennungskammer (100), die auf einer unteren Oberfläche des genannten Zylinderkopfes vorgesehen ist;

einen Kraftstoffeinspritzer (12), der auf der Oberseite und in der Mitte der genannten halbdachförmigen Verbrennungskammer so angeordnet ist, um einen Kraftstoff in einer Abwärtsrichtung einzuspritzen und ein Kraftstoffspray (F) zu bilden;

eine Zündkerze (18) angeordnet in dem genannten Zylinderkopf, deren Elektrode (18a) in der Nähe des genannten Ansaugventils angeordnet ist; und

einen Kolbenhohlraum (10), der auf der oberen Fläche (16a) des genannten Kolbens vorgesehen ist;

dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenhohlraum einen ringförmigen Vorsprung (22), der von der oberen Fläche (16a) des Kolbens (16) vorsteht, und einen konkaven Teil (24) innerhalb des genannten ringförmigen Vorsprungs (22) aufweist.

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, bei dem der genannte Kraftstoff in Richtung auf den Kolbenhohlraum in Form eines hohlen Kegels (F) mit einer dünnen Wand gesprüht wird.

3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, bei dem der genannte hohle Kegel (F) innerhalb des genannten ringförmigen Vorsprungs (22) bleibt.

4. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der genannte konkave Teil (24) eine kugelförmige Oberfläche aufweist, deren Krümmungsmitte an einer speziellen Position auf der Mittelachse des genannten Kraftstoffeinspritzers (12) angeordnet ist.

5. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der genannte konkave Teil (24) einen mittleren Bodenbereich (20a) mit einem verhältnismäßig großen Krümmungsradius, dessen Mitte an einer verhältnismäßig hohen Position an der Mittelachse des genannten Kraftstoffeinspritzers angeordnet ist, und einen Kantenanstiegsbereich (20b) aufweist, der bei einem relativ steilen Winkel in Richtung auf den genannten ringförmigen Vorsprung (22) ansteigt.

6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, bei dem der genannte mittlere Bodenbereich (20a) glatt mit dem genannten Kantenanstiegsbereich (20b) verbunden ist.

7. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der genannte konkave Teil zu einem ovalförmigen Kreisbogenquerschnitt geformt ist.

8. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der genannte konkave Teil einen zentralen Spitzenteil (30) vorgesehen an der Mitte des genannten runden vorstehenden Teils (22) und eine kreisförmige Nut aufweist, die um den genannten zentralen Spitzenteil vorgesehen ist und einen kreisbogenförmigen Querschnitt zwischen dem genannten kreisförmigen vorstehenden Teil und dem genannten zentralen Spitzenteil aufweist.

9. Verbrennungsmotor nach Anspruch 8, bei dem der genannte zentrale Spitzenteil (30) glatt an dem Fuß desselben mit der genannten kreisförmigen Nut verbunden ist.