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Die
Erfindung betrifft eine Brennraumstruktur eines Verbrennungsmotors
mit Fremdzündung.
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Verwendung
findet eine Brennraumstruktur eines Verbrennungsmotors, bei der
ein Quetschbereich zwischen einer den Brennraum bildenden Kolbenoberseite
und der Unterseite eines Zylinderkopfs hergestellt ist, und eine
Quetschströmung
in der Einlaßluft
(Luft oder Kraftstoff/Luft-Gemisch) erzeugt wird, die im Quetschbereich
etwa am oberen Verdichtungstotpunkt des Kolbens vorhanden ist, um
die Verbrennung zu fördern.
Die Quetschströmung
dient nicht nur zum Verwirbeln der Einlaßluft, sondern auch zum Übertragen
der Einlaßluft
zu einer Zündkerze, die
nahe der Mitte des Brennraums angeordnet ist. Da aber die Quetschströmung zahlreiche
Abwärtskomponenten
im Hinblick auf eine Quetschfläche enthält, ist
es bei Bildung der Quetschfläche
in einer waagerechten Position (d. h. senkrecht zur Achse des Kobens)
unwahrscheinlich, daß die
Quetschströmung
ausreichend zur Zündkerze übertragen
wird, die etwas über
der Quetschfläche
im Brennraum positioniert ist.
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Angesichts
dessen wurde eine Brennraumstruktur vorgeschlagen, die eine Quetschströmung in einer
schrägen
Aufwärtsrichtung
erzeugen soll, z. B. in der
JP 10-184366 A (im folgenden Patent 1 genannt).
In der im Patent 1 offenbarten Brennraumstruktur ist eine konische
Quetschfläche
im Rand einer Kolbenoberseite gebildet, und eine Quetschströmung wird
so erzeugt, daß sie
zur Zündkerze
zwischen der Quetschfläche
und der Unterseite eines Zylinderkopfs geführt wird, der einen pultdachförmigen Brennraum
von der Randseite des Brennraums zur Mitte des Brennraums in Draufsicht
und schräg nach
oben in Seitenansicht bildet.
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In
dieser Brennraumstruktur hat die Quetschfläche auf der Kolbenseite eine
konische Form, während
die Unterseite des Zylinderkopfs hauptsächlich aus zwei ebenen Flächen hergestellt ist,
die zur Einlaßseite
und Auslaßseite
geneigt sind, um den pultdachförmigen
Brennraum zu bilden. Daher ist es nur ein sehr kleines Gebiet, in
dem ein Raum gebildet ist, der zur Erzeugung einer Quetschströmung etwa
am oberen Verdichtungstotpunkt des Kolbens geeignet ist. Liegt er
vom Gebiet etwas in Umfangsrichtung getrennt, ist der Raum vergrößert und
trägt nicht
zur Erzeugung der Quetschströmung bei.
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Aus
diesem Grund ist es unmöglich,
eine starke Quetschströmung
zu erzeugen, so daß die Übertragung
der Quetschströmung
zur Zündkerze folglich
unzureichend ist. Dann läßt sich
schwerlich behaupten, daß die
o. g. Brennraumstruktur eine glaubhafte Verbesserung darstellt.
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Zudem
wird in der japanischen Anmeldung
JP 2002-89266 A ein Kolben für einen
Verbrennungsmotor beschrieben, der eine teilweise konische Oberfläche aufweist,
jedoch eine ebene Oberfläche
aufweist, die vollständig
entlang der Außenkante
der Oberfläche
des Kolbens ausgebildet ist. Ähnlich
ist auch die Kolbenoberfläche
der deutschen Anmeldung
DE
4129804 A1 ausgebildet, wo ebenfalls eine ebene Fläche entlang
der gesamten Außenkante
der Kolbenoberfläche
ausgebildet ist. Schließlich
wird auch noch auf die deutsche Anmeldung
DE 19835563 A1 verwiesen,
die ebenfalls einen Kolben mit einer ringsum laufenden ebenen Außenkante
offenbart.
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Die
Erfindung kam zur Lösung
dieses Problems zustande, und eine Aufgabe besteht darin, eine Brennraumstruktur
eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, die eine starke Quetschströmung durch
Bilden eines großen
Quetschbereichs erzeugen kann und die erzeugte Quetschströmung garantiert
in die Umgebung einer Zündkerze übertragen kann,
um so eine verbrennungsfördernde
Wirkung ausreichend bereitzustellen, die von der Quetschströmung hervorgebracht
wird.
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Diese
Aufgabe kann mit den in den Ansprüchen festgelegten Merkmalen
gelöst
werden.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe stellt die Erfindung insbesondere eine Brennraumstruktur
eines Verbrennungsmotors bereit, die dadurch gekennzeichnet ist,
daß sie
aufweist: einen ebenen Oberflächenabschnitt,
der in einem Gebiet gebildet ist, das sich von einer einlaßseitigen
Kante einer Oberseite eines Kolbens zur Umgebung einer Position
erstreckt, die einem Einlaßkanal
entspricht, und/oder in einem Gebiet, das sich von einer auslaßseitigen
Kante der Oberseite des Kolbens zur Umgebung einer Position erstreckt,
die einem Auslaßkanal
entspricht, um senkrecht zu einer Achse des Kolbens zu sein, wobei
der ebene Oberflächenabschnitt
einen Quetschbereich in Übereinstimmung
mit einem flachen Abschnitt bildet, der in einer Unterseite eines Zylinderkopfs
etwa am oberen Verdichtungstotpunkt des Kolbens gebildet ist, um
den Quetschbereich dazwischen einzufügen; einen konischen abgeschrägten Abschnitt,
der in einem Rand der Oberseite des Kolbens mit Ausnahme des ebenen
Oberflächenabschnitts
gebildet ist; einen Kammabschnitt, der als kontinuierlicher Kamm
vom ebenen Oberflächenabschnitt
zur Umgebung einer Zündkerze
verläuft,
die in einem Brennraum angeordnet ist; und einen ausgesparten Abschnitt,
der so gebildet ist, daß er
vom abgeschrägten
Abschnitt und vom Kammabschnitt umgeben ist.
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Diese
Struktur ermöglicht,
den ausgesparten Abschnitt leicht in der Oberseite des Kolbens zu
bilden, da der ausgesparte Abschnitt vom Kammabschnitt und vom abgeschrägten Abschnitt
umgeben ist. Als Ergebnis wird während
eines Einlaßhubs des
Motors ein Hauptstrom von Einlaßluft,
die in den Brennraum geleitet wird, nach oben umgelenkt, um einen
Vektor zu erhalten, der in eine Drehrichtung wirkt, während er
entlang der Form des ausgesparten Abschnitts geführt wird. Dies verursacht einen
Einlaßträgheitseffekt,
wodurch eine Wirkung zur Erhöhung
einer Füllmenge
von Einlaßluft
zustande kommt.
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Bewegt
sich anschließend
der Kolben nach oben, um einen Punkt kurz vor dem oberen Verdichtungstotpunkt
als Ergebnis des Übergangs
vom Einlaßhub
zu einem Verdichtungshub zu erreichen, wird der Quetschbereich zwischen
dem ebenen Oberflächenabschnitt
der Kolbenoberseite und dem flachen Abschnitt der Unterseite des
Zylinderkopfs kleiner, was eine Quetschströmung infolge von Einlaßluft erzeugt,
die im Quetschbereich vorhanden ist. Die so erzeugte Quetschströmung wird
in ihrem Übertragungskurs
so geändert,
daß sie
schräg
nach oben aufgrund des Kammabschnitts strömt, der als kontinuierlicher
Kamm vom ebenen Oberflächenabschnitt verläuft, wodurch
sie die Umgebung der Zündkerze erreicht.
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Da
der ebene Oberflächenabschnitt
auf der Kolbenseite und der flache Abschnitt auf der Zylinderkopfseite
beide zu einer ebenen Oberfläche
ausgebildet sind, dient ein breites Gebiet als Quetschbereich und
trägt zur
Erzeugung der Quetschströmung bei.
Als Ergebnis wird eine starke Quetschströmung erzeugt. Da zudem die
erzeugte Quetschströmung eine Änderung
ihres Übertragungskurses
aufgrund des Kammabschnitts erfährt,
um zur Zündkerze
zu strömen,
wird die Quetschströmung
mit Sicherheit zur Umgebung der Zündkerze übertragen. Dies ermöglicht,
für die
verbrennungsfördernde
Wirkung zu friedenstellend zu sorgen, die von der Quetschströmung hervorgebracht
wird.
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Bevorzugt
ist, daß in
der o. g. Struktur der Quetschbereich zwischen dem abgeschrägten Abschnitt
der Oberseite des Kolbens und der Unterseite des Zylinderkopfs gebildet
ist.
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Infolge
dieses Quetschbereichs wird die im wesentlichen zu einer Mitte des
Brennraums strömende
Quetschströmung
erzeugt, wenn der Kolben etwa am oberen Verdichtungstotpunkt positioniert
ist. Daher kann die Quetschströmung
zuverlässiger
zur Zündkerze übertragen
werden.
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Vorzugsweise
ist die Unterseite des Zylinderkopfs dachförmig bzw. pultdachförmig ausgebildet. Die
Zündkerze
ist auf einer Firstline angeordnet, an der zwei das Dach bildende
geneigte Oberflächen zusammentreffen,
und eine der geneigten Oberflächen
liegt gegenüber
dem Kammabschnitt der Oberseite des Kolbens mit einem dazwischen
eingefügten vorgegebenen
Raum, wenn der Kolben etwa am oberen Verdichtungstotpunkt positioniert
ist.
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Folglich
wird die Quetschströmung,
die zwischen dem ebenen Oberflächenabschnitt
der Kolbenoberseite und dem flachen Abschnitt der Unterseite des
Zylinderkopfs erzeugt wird, zur Zündkerze im vorgegebenen Raum
geführt,
um die Zündkerze zuverlässiger zu
erreichen.
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Vorzugsweise
verfügt
die Brennraumstruktur eines Verbrennungsmotors ferner über eine
Ventilaussparung, die in der Oberseite des Kolbens gebildet ist,
um Störung
eines Einlaßventils
zu verhindern, und der ebene Oberflächenabschnitt ist in einem
Gebiet gebildet, das sich von der einlaßseitigen Kante der Oberseite
des Kolbens zur Ventilaussparung erstreckt.
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Ist
das Gebiet, das sich von der einlaßseitigen Kante der Kolbenoberseite
zur Ventilaussparung erstreckt, zum ebenen Oberflächenabschnitt
beschreibungsgemäß ausgebildet,
muß die
Ventilaussparung zur Vermeidung von Störung des Einlaßventils
nicht so tief hergestellt sein. Dies verhindert unerwünschte Erscheinungen,
u. a. eine Zunahme der Oberflächengröße des Brennraums
und eine Behinderung einer Einlaßluftströmung, die auf eine tiefe Ventilaussparung
zurückzu führen sind,
wodurch ein Rückgang
des Verbrennungswirkungsgrads verhindert wird, zu dem es durch diese
Erscheinungen käme.
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Alternativ
ist bevorzugt, daß die
Brennraumstruktur eines Verbrennungsmotors ferner eine Ventilaussparung
aufweist, die in der Oberseite des Kolbens gebildet ist, um Störung eines
Auslaßventils
zu verhindern, und der ebene Oberflächenabschnitt in einem Gebiet
gebildet ist, das sich von der auslaßseitigen Kante der Oberseite
des Kolbens zur Ventilaussparung erstreckt.
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Ist
das Gebiet, das sich von der auslaßseitigen Kante der Kolbenoberseite
zur Ventilaussparung erstreckt, zum ebenen Oberflächenabschnitt
beschreibungsgemäß ausgebildet,
muß die
Ventilaussparung zur Vermeidung von Störung des Auslaßventils
nicht so tief hergestellt sein. Dies verhindert unerwünschte Erscheinungen,
u. a. eine Zunahme der Oberflächengröße des Brennraums
und eine Behinderung einer Einlaßluftströmung, die auf eine tiefe Ventilaussparung
zurückzuführen sind,
wodurch ein Rückgang
des Verbrennungswirkungsgrads verhindert wird, zu dem es durch diese
Erscheinungen käme.
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Bevorzugt
ist, daß das
Einlaßventil,
das Auslaßventil
und die Zündkerze
zu einem einlaßseitigen Gebiet
oder einem auslaßseitigen
Gebiet der Oberseite des Kolbens versetzt sind, in dem der ebene Oberflächenabschnitt
nicht gebildet ist.
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Das
beschreibungsgemäße Versetzen
des Einlaß-
und Auslaßventils
und der Zündkerze
ermöglicht,
ein Kolben-Radialrichtungsmaß des
ebenen Oberflächenabschnitts,
d. h. die Flächengröße des Quetschbereichs,
zufriedenstellend zu gewährleisten.
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Außerdem ist
bevorzugt, daß der
Kammabschnitt eine Oberseite hat, von der ein Mittelabschnitt in
einer Richtung ausgehöhlt
ist, die senkrecht zu einer zur Zündkerze bzw. zur Kolbenachse
weisenden Richtung ist.
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Ist
der Kammabschnitt so ausgehöhlt,
strömt die
Quetschströmung
entlang der Aushöhlung,
was ermöglicht,
eine stärkere
Quetschströmung
zur Umgebung der Zündkerze
zu übertragen.
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Im
folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen
näher beschrieben. Es
zeigen:
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1 eine
Seitenschnittansicht einer Brennraumstruktur eines Verbrennungsmotors
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung,
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2 eine
ebene Schnittansicht der Brennraumstruktur von 1,
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3 eine
Seitenschnittansicht eines Hohlraums einer Kolbenoberseite an der
Linie III-III von 2,
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4 eine
Seitenschnittansicht einer Quetschführungsfläche der Kolbenoberseite an
der Linie IV-IV von 2, und
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5 eine
Seitenschnittansicht eines weiteren Beispiels für die Quetschführungsfläche der
Kolbenoberseite an der Linie IV-IV von 2.
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Nachstehend
wird eine Brennraumstruktur eines Verbrennungsmotors mit Einlaßkanaleinspritzung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung beschrieben.
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1 ist
eine Seitenschnittansicht der Brennraumstruktur eines Verbrennungsmotors
gemäß der Ausführungsform. 2 ist
eine ebene Schnittansicht, die ebenfalls die Brennraumstruktur zeigt. 3 ist
eine Seitenschnittansicht eines Hohlraums einer Kolbenoberseite
an der Linie III-III von 2. Obwohl diese Zeichnungen
einen Schnitt eines Zylinders des Verbrennungsmotors zeigen, haben
andere Zylinder eine identische Schnittform.
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Gemäß 1 ist
ein Kolben 3 in einem Zylinder 2, der in einem
Zylinderblock 1 des Verbrennungsmotors gebildet ist, so
angeordnet, daß er
nach oben und unten gleitfähig
ist. Ein ausgesparter Abschnitt 5 ist in einer Unterseite
eines Zylinderkopfs 4 gebildet, der auf dem Zylinderblock 1 in
Entsprechung zum Kolben 3 befestigt ist. Ein Brennraum 6 ist aus
dem ausgesparten Abschnitt 5 und der Oberseite des Kolbens 3 aufgebaut.
In der Draufsicht von 2 ist eine Zündkerze 7 im wesentlichen
in einer Mitte des Brennraums 6 angeordnet. Ein Paar Einlaßventile 8 ist
auf der rechten Seite (im folgenden Einlaßseite genannt) des Brennraums 6 angeordnet,
und ein Paar Auslaßventile 9 ist
auf der linken Seite (im folgenden Auslaßseite genannt) des Brennraums 6 angeordnet,
wobei die Zündkerze 7 in
der Mitte positioniert ist. In der Seitenansicht von 1 sind
die Einlaßventile 8 nach
rechts geneigt, die Auslaßventile dagegen
nach links. Zwischen den Einlaß-
und Auslaßventilen 8 und 9 ist
ein vorgegebener Spreizwinkel gebildet.
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Der
ausgesparte Abschnitt 5 der Unterseite des Zylinderkopfs 4 hat
zwei ebene Oberflächen,
die in Gegenrichtungen zur Einlaß- und Auslaßseite entlang
von Ventiltellern der Einlaß-
und Auslaßventile 8 und 9 geneigt
sind, was dem Brennraum 6 eine Dachform verleiht. Im folgenden
werden die beiden ebenen Oberflächen
des ausgesparten Abschnitts 5 als einlaßseitige geneigte Oberfläche 10 und
auslaßseitige
geneigte Oberfläche 11 bezeichnet.
Die Zündkerze 7 liegt
auf einer Firstlinie, an der die beiden geneigten Oberflächen 10 und 11 zusammenstoßen. Die
auslaßseitige
geneigte Oberfläche 11 ist
so gebildet, daß sie
sich zu einem auslaßseitigen
Rand im Zylinder 2 ausdehnt, während die einlaßseitige
geneigte Oberfläche 10 ein
geschlossenes Ende nahe einem untersten Ende des Ventiltellers des
Einlaßventils 8 hat.
In einem Gebiet, das sich vom geschlossenen Ende zu einem einlaßseitigen
Rand des Zylinders 2 erstreckt, befindet sich eine waagerechte Quetschfläche 12 (flacher
Abschnitt), die senkrecht zur Achse des Kolbens 3 ist.
Die Quetschfläche 12 ist so
gestaltet, daß sie
mit der Unterseite des Zylinderkopfs in einer Ebene liegt, die mit
einer Oberseite des Zylinderblocks in Kontakt steht.
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Auf
dem Zylinderkopf 4 ist ein nicht gezeigter Ventiltrieb
angeordnet. Während
des Motorbetriebs werden die Einlaß- und Auslaßventile 8 und 9 zu
vorgegebenen Zeiten synchron zur Drehung einer Kurbelwelle (d. h.
Auf- und Abwärtsbewegung
des Kolbens 3) durch eine Nockenwelle des Ventiltriebs
so aktiviert, daß das
Einlaßventil 8 einen
Einlaßkanal 13 öffnet/schließt und das
Auslaßventil 9 einen
Auslaßkanal 14 öffnet/schließt.
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In
der Seitenansicht von 1 ist auf der Einlaßseite der
Kolbenoberseite eine Quetschfläche 15 (ebener
Oberflächenabschnitt)
mit der Form einer waagerechten ebenen Oberfläche gebildet, die senkrecht
zur Achse des Kolbens 3 ist.
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Die
Quetschfläche 15 entspricht
der Quetschfläche 12 auf
der Zylinderkopfseite. Befindet sich der Kolben 3 am oberen
Verdichtungstotpunkt, weist die Quetschfläche 15 zur Quetschfläche 12 auf der
Zylinderkopfseite mit einem dazwischen eingefügten vorgegebenen Raum, während sie
in einer Position parallel zur Quetschfläche 12 gehalten wird.
Im folgenden wird der Raum als Quetschbereich 16 bezeichnet.
Da die Quetschfläche 15 auf
der Kolbenseite und die Quetschfläche 12 auf der Zylinderkopfseite beide
ebene Oberflächen
sind, ist der aus einem breiten Gebiet bestehende Quetschbereich 16 zwischen den
Quetschflächen 12 und 15 gemäß 2 gebildet.
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Im
folgenden wird die Quetschfläche 15 des Kolbens 3 näher beschrieben.
Die Quetschfläche 15 ist
in einem Gebiet gebildet, das sich von der Umgebung des untersten
Endes des Ventiltellers des Einlaßventils 8 zum einlaßseitigen
Rand der Kolbenoberseite erstreckt. Die Quetschfläche 15 ist
praktisch bündig
mit dem untersten Ende des Ventiltellers des Einlaßventils 8.
In der Draufsicht von 2 hat die Quetschfläche 15 insgesamt
im wesentlichen eine Halbmondform entlang dem einlaßseitigen
Rand der Kolbenoberseite.
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Auf
der Auslaßseite
der Quetschfläche 15 der
Kolbenoberseite ist eine Quetschführungsfläche 17 (Kammabschnitt)
gebildet. In der Draufsicht von 2 ist die
Quetschführungsfläche 17 zu
einer ebenen Oberfläche
ausgebildet, die sich von einer Seite eines Einlaßventils 8 zur
Seite des anderen Einlaßventils 8 in
der Kolbenoberfläche
entlang der im wesentlichen halbmondförmigen Quetschfläche 15 ausdehnt.
In der Seitenansicht von 1 hat die Quetschführungsfläche 17 eine
Schnittform, die als kontinuierlicher und geradliniger Kamm von
der Höhe der
Quetschfläche 15 zur
Mitte des Brennraums verläuft
(d. h. zur Zündkerze 7,
wenn der Kolben etwa am oberen Verdichtungstotpunkt liegt).
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Obwohl
in 1 nicht gezeigt, die die Schnittansicht durch
das Einlaßventil 8 ist,
weist am oberen Verdichtungstotpunkt des Kolbens 3 die
Quetschführungsfläche 17 zur
einlaßseitigen
geneigten Oberfläche 10 des
Brennraums 6 mit einem dazwischen eingefügten vorgegebenen
Raum, während
sie in einer Position parallel zur einlaßseitigen geneigten Ober fläche 10 gehalten
wird. Im folgenden wird der Raum als Führungsbereich 18 bezeichnet.
Der Führungsbereich 18 setzt
sich zum Quetschbereich 16 fort.
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Ein
abgeschrägter
Abschnitt 19 ist in einer konischen Form im gesamten Rand
der Kolbenoberseite mit Ausnahme der Quetschfläche 15 gebildet. Der
abgeschrägte
Abschnitt 19 hat eine Schnittform, die als linearer Kamm
zur Mitte des Brennraums auf die gleiche Weise wie die Quetschfläche 17 verläuft. Enden
des abgeschrägten
Abschnitts 19 sind mit den jeweiligen Enden der Quetschführungsfläche 17 verbunden.
Dies ergibt eine Gestaltung, bei der sich die Quetschführungsfläche 17 und
der abgeschrägte
Abschnitt 19 miteinander in einem Kreis auf der Kolbenoberseite
fortsetzen und die Quetschfläche 15 entlang
ihrer Einlaßseite
positioniert ist.
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Der
abgeschrägte
Abschnitt 19 dient als Quetschfläche und bildet einen vorgegebenen Quetschbereich 20 in Übereinstimmung
mit dem Rand des ausgesparten Abschnitts 5 der Unterseite des
Zylinderkopfs, um den Quetschbereich 20 dazwischen einzufügen, wenn
sich der Kolben 3 etwa am oberen Verdichtungstotpunkt befindet.
Obwohl 1 nur den Quetschbereich 20 zeigt, der
zwischen dem abgeschrägten
Abschnitt 19 und der auslaßseitigen geneigten Oberfläche 11 gebildet
ist, sind ähnliche Quetschbereiche 20 auch
an anderen Stellen gebildet.
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Ein
Gebiet der Kolbenoberseite, das von der Quetschführungsfläche 17 und dem abgeschrägten Bereich 19 umgeben
ist, ist zu einer leichten Konkavität ausgebildet, um so einen
Hohlraum 21 (ausgesparter Abschnitt) in der Kolbenoberseite
zu bilden. Der Hohlraum 21 hat nicht die Form einer flachen Schale,
die auf eine Einstellung des Verdichtungsverhältnisses abzielt, sondern ist
verhältnismäßig tief genug,
um zur Übertragung
von Einlaßluft
im Brennraum 6 beizutragen, was später erwähnt wird. Da die Kolbenoberseite
aufgrund der Quetschführungsfläche 17 und
des abgeschrägten
Abschnitts 19 erhöht ist,
kann auch ein solcher tiefer Hohlraum 21 problemlos gebildet
werden.
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Die
Bezugszahl 22 bezeichnet Ventilaussparungen, die in der
Kolbenoberseite gebildet sind, um Störung der Einlaß- und Auslaßventile 8 und 9 zu
verhindern.
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Wie
zuvor erwähnt,
ist die Quetschfläche 15 der
Kolbenoberseite auf der entfernt liegenden Seite der Einlaßventile 8 im
Blick von den Auslaßventilen 9 vorgesehen.
Daher ist ein Maß der
Quetschfläche 15 in
waagerechter Richtung (Kolben-Radialrichtung) von 2 durch
die Einlaßventile 8 beschränkt. Wie aus 2 hervorgeht,
sind aber die Einlaßventile 8, die
Zündkerze 7 und
die Auslaßventile 9 auf
der Auslaßseite
unter Wahrung der gegenseitigen Positionsbeziehung so versetzt,
daß das
Maß der
Quetschfläche 15 in
waagerechter Richtung von 2, d. h.
die Flächengröße des Quetschbereichs 16,
ausreichend gewährleistet
ist. Als Ergebnis des Versatzes bewegen sich die Einlaßventile 8 mit
einem größeren Durchmesser
als die Auslaßventile 9 zur
Mitte des Zylinders, der vergleichsweise geräumig ist. Dies ermöglicht,
gewünschte
Durchmesser der Einlaßventile
ohne Einschränkung
durch den Zylinder 2 festzulegen sowie Maße und die
Positionsbeziehung von Komponenten, die in der Peripherie des Brennraums angeordnet
sind, insgesamt ausgeglichen festzulegen.
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Im
folgenden werden die Übertragung
von Einlaßluft
und die Erzeugung der Quetschströmung näher erläutert, die
durch die Brennraumstruktur eines Verbrennungsmotors mit dem zuvor
beschriebenen Aufbau erreicht werden.
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Während des
Antriebs des Verbrennungsmotors wird Kraftstoff aus einem nicht
gezeigten Kraftstoffeinspritzventil in die Einlaßluft gespritzt, die einen
Einlaßluftweg
des Motors durchströmt,
so daß die
Einlaßluft
als Kraftstoff/Luft-Gemisch den Einlaßkanal 13 erreicht.
Wird der Motor zu einem Einlaßhub gebracht
und öffnet
die Nockenwelle des Ventiltriebs die Einlaßventile 8, wird die
Einlaßluft
des Einlaßkanals 13 in
den Brennraum 6 zusammen mit einer Abwärtsbewegung des Kolbens 3 geleitet.
Ein Hauptstrom der in den Brennraum 6 geleiteten Einlaßluft wird
nach oben umgelenkt, um einen Vektor zu erhalten, der in eine Drehrichtung
in einem Anfangsstadium des Einlaßhubs wirkt, während er
entlang der Form des Hohlraums der Kolbenoberseite geführt wird.
Der verliehene Vektor hält
bis in die letzte Hälfte des
Einlaßhubs
an, was einen hohen Einlaßträgheitseffekt
bewirkt und eine Füllmenge
von Einlaßluft drastisch
erhöht,
die in den Brennraum 6 geführt wird.
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Geht
der Verbrennungsmotor von Einlaßhub zu
einem Verdichtungshub über
und bewegt sich der Kolben 3 gemäß 1 nach oben,
um einen Punkt kurz vor dem oberen Verdichtungstotpunkt zu erreichen,
nähern
sich die Quetschfläche 15 auf
der Kolbenseite und die Quetschfläche 12 auf der Zylinderkopfseite
enger aneinander an, um den Quetschbereich 16 zu verengen,
was zur Erzeugung einer Quetschströmung aus der Einlaßluft führt, die
im Quetschbereich 16 vorhanden ist. Da an diesem Punkt
der große
Quetschbereich 16 aus den Quetschflächen 12 und 15 mit
jeweils der Form einer ebenen Oberfläche gebildet ist, fördert der
große Quetschbereich 16 die
Erzeugung der Quetschströmung,
und daher ist die erzeugte Quetschströmung noch stärker, vergleicht
man sie beispielsweise mit der im Patent 1 offenbarten Technologie,
bei der eine konische Quetschfläche
auf einer Kolbenseite vorgesehen ist.
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Da
der Rand der Seite des Kolbens 3 der Quetschfläche 16 durch
den Zylinder 2 blockiert ist, wird die Quetschströmung zur
Mitte des Brennraums erzeugt. Die erzeugte Quetschströmung erfährt eine Änderung
ihres Übertragungskurses
aufgrund der Quetschführungsfläche 17,
die sich als kontinuierlicher Kamm von der Quetschfläche 15 der
Kolbenoberseite so hinzieht, daß sie
schräg
nach oben verläuft,
d. h. in eine Richtung zur Zündkerze 7,
die im wesentlichen in der Mitte des Brennraums 6 positioniert
ist, und wird durch den Führungsbereich 18 geführt, um
die Umgebung der Zündkerze
zu erreichen.
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Auf
die zuvor beschriebene Weise kann die erzeugte Quetschströmung zuverlässig zur
Umgebung der Zündkerze übertragen
werden, so daß es möglich ist,
die verbrennungsfördernde
Wirkung zufriedenstellend bereitzustellen, die von der Quetschströmung hervorgebracht
wird. Folglich ist es in Kombination mit der Zunahme einer Strömungsgeschwindigkeit
von Einlaßluft,
die durch den Einlaßträgheitseffekt
bewirkt wird, möglich,
verschiedene Vorteile zu erhalten, u. a. höhere Mo torleistung, geringerer
Kraftstoffverbrauch, verbesserte Abgasleistung u. ä.
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Notwendig
ist, die Ventilaussparungen 22 in der Kolbenoberseite zu
bilden, um Störung
der Einlaß-
und Auslaßventile 8 und 9 zu
verhindern, besonders bei den Einlaßventilen 8 mit großen Durchmessern.
Ist z. B. die Kolbenoberseite erhöht, indem die konische Quetschfläche wie
bei der im Patent 1 offenbarten Technologie hergestellt ist, müssen die Ventilaussparungen 22 recht
tief sein, um Störung der
Einlaßventile 8 zu
vermeiden. Dies führt
zu folgender unerwünschter
erheblicher Erscheinung: Je tiefer die Ventilaussparungen 22 sind,
um so größer wird
die Oberflächengröße des Brennraums 6,
und die Ventilaussparungen 22 behindern die Einlaßluftströmung. In
dieser Ausführungsform
dient aber das Gebiet, das sich von der Umgebung des untersten Endes
des Ventiltellers des Einlaßventils 8 (oder
einem Ende der Ventilaussparung 22) zum einlaßseitigen
Rand der Kolbenoberseite erstreckt, als Quetschfläche 15,
die zu einer ebenen Oberfläche ausgebildet
ist. Dadurch besteht der Vorteil, daß die Ventilaussparungen 22
zum Vermeiden der Störung der
Einlaßventile 8 nicht
so tief hergestellt werden müssen
und daß eine
auf die o. g. Erscheinungen zurückzuführende Verringerung
des Verbrennungswirkungsgrads verhindert werden kann.
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Obwohl
die Beschreibung der Ausführungsform
hier endet, sind Aspekte der Erfindung nicht auf diese Ausführungsform
beschränkt.
Beispielsweise ist die zuvor beschriebene Ausführungsform als Brennraumstruktur
eines Verbrennungsmotors mit Einlaßkanaleinspritzung realisiert,
wobei aber die Art des Motors nicht darauf beschränkt ist.
Die Ausführungsform
kann z. B. als Brennraumstruktur eines Verbrennungsmotors mit Zylindereinspritzung
realisiert sein.
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Gemäß der Ausführungsform
sind die Quetschflächen 12 und 15 sowie
die Quetschführungsfläche 17 auf
der Einlaßseite
im Brennraum 6 vorgesehen, um die Quetschströmung zu
erzeugen und zu führen.
Gleichwohl können
die Quetschflächen 12 und 15 sowie
die Quetschführungsfläche 17 auf
der Auslaßseite
vorgesehen sein, um so eine Quetschströmung auf der Auslaßseite zu erzeugen und
die Quetschströmung
zur Zündkerze 7 zu übertragen.
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Weiterhin
ist in der Ausführungsform
die Quetschführungsfläche 17 zu
einer ebenen Oberfläche
ausgebildet. Wie aber z. B. 5 zeigt,
kann die Quetschführungsfläche 17 einen
konkaven Schnitt in einer Richtung haben, die senkrecht zur Richtung
ist, die zur Zündkerze
bzw. zur Kolbenachse weist, d. h. senkrecht zu einer waagerechten
Richtung von 2. Mit einer solchen Struktur
fließt
die Quetschströmung
entlang der Konkavität
der Quetschführungsfläche 17,
was ermöglicht,
eine stärkere Quetschströmung zur
Umgebung der Zündkerze
zu übertragen.