CH253567A - Kolbenbrennkraftmaschine. - Google Patents

Description

      Kolbenbrennkraftmaschine.       Die Erfindung bezieht sich auf     Kolben-          1>rennkraftmaschinen    jeden Taktverfahrens       zeit        Ventilsteuerung,    die mit     Verdrängerwir-          kung    des     bewegten    Kolbens oder zusammen  arbeitender bewegter Kolben arbeiten, um die  Gemischbildung vor allem bei Einspritz  motoren nicht allein den eingespritzten  Brennstoffstrahlen zu überlassen, sondern  durch erzwungene Bewegung der Luft zu  unterstützen.  



  Bekannte derartige Bauarten zeigen bei  spielsweise     Fig.    1 und 2 der Zeichnung.  Nach     Fig.1    ist der Brennraum ganz oder  teilweise im Kolben 4 vorgesehen und meist  einer bestimmten     Strahlform    angepasst. Bei  dieser Bauart kann ein günstiges Verhältnis       zW@        Sehen    Kolbenfläche und     Brennraumein-          trittsfläche    erzielt werden. Es könnte auch  Spülung durch Anbringen von     Ventiltaschen     erreicht werden. Die dadurch entstehende       Zerklüftung    des Brennraumes würde jedoch  keine günstige Gemischbildung zulassen.  



  In     Fig.    2 ist eine Bauart gezeigt, die       auch    Spülung erlaubt und bei der die Ven  tile 1 im Brennraum     koaaia.l    und gegenläufig       angeordnet    sind; auf diese Weise ist. es wohl  möglich, den Brennraum gut zu durchspülen,  eine wirksame Kühlung des Kolbenbodens,  die im Hinblick auf die, Füllung besonders  bei aufgeladenen Maschinen eine unerläss  liche Bedingung ist, kann aber nicht erreicht  werden. Zudem wird der Brennraum beinahe  an seiner ganzen Oberfläche von aussen ge  kühlt:, so dass neben unvermeidlichen Wärme-         verlusten    eine gute Verbrennung nur schwer  zu verwirklichen ist. In der Tat konnte sich  diese     llotorenbauart    auch in keiner Weise  durchsetzen.

    



  Es ist     ferner    bekannt, bei Motoren, bei  denen die Ventilkammer gleichzeitig als  Brennkammer dient, die durch den Kolben  in die Brennkammer verdrängte Luft in  Wirbeln zu bewegen, deren Drehachse par  allel zu der Achse des Zylinders verlaufen.       .Da    die Ventilkammer dabei aber zum gröss  ten Teil im     gekühlten    Zylindermantel unter  gebracht ist,

   entsteht bei     Einspritzbrenn-          kraftmaschinen    die Gefahr des     Niederschla-          gens    von Brennstoff an gekühlten Flächen  und einer schlechten     Verbrennung.    Die     Wir-          belbewegung    kann dabei durch     .ein    mit       Durchlassöffnungen    versehenes,     wulstartiges,     zwischen     Verdränger-    und Brennraum sitzen  des     Abschlussorgan    gesteuert werden.  



  Die Vorteile, welche die bekannten An  ordnungen in sich .schliessen, sind beim Ge  genstand der Erfindung übernommen, die  Nachteile jedoch weitgehend umgangen wor  den.  



  Die Erfindung ist in     Fig.3    bis 8 der  Zeichnung in zwei     Ausführungsbeispielen     einer     Viertakt-Dieselmaschine    mit je einem  Ein- und     Auslassventil        dargestellt,    und zwar  zeigt:       Fig.    3 eine     erste    Bauart     im    Schnitt durch  den Zylinder nach Linie     IH-III    der     Fig.    5.

         Fig.    4 den     Schnitt    dazu durch den Zylin  der nach Linie     IV-IV    der     Fig.    1 und 5,           Fig.    5 den Kolben von     Fig.    3 und 4     in     Ansicht von oben,       Fig.    6 eine zweite Ausführung mit dem  Düsenstutzen auf der Gegenseite, im Schnitt  nach Linie     VI-VI    von     Fig.    7,       Fig.    7 den Kolben von     Fig.    6 im Grund  riss,

         Fig.    8 den Kolben mit Zylinderdeckel im  Schnitt nach Linie     VIII-VIII    von     Fig.    7  in Richtung der Pfeile A gesehen,       Fig.    9 ein Diagramm der Strömungs  geschwindigkeit.  



  Bei den Bauarten nach     Fig.    3 bis 8 lie  gen die Achsen der Ventile 1 in einer Ebene,  die nach     Fig.    4 zur Zylindermitte 2 um die  Strecke g     exzentrisch    ist. Der Neigungswin  kel der     Ventilachsen        gegenüber    der Zylinder  achse 2 betrage zum Beispiel a - 15 . Bei  voller Öffnung berühren sich die Ventilteller  3 beinahe, wie in     Fig.    3 gestrichelt angedeu  tet ist.

   Die für den Ventilhub im Kolben  hoden 4 benötigten zylindrischen Taschen 5  sind zu einem     strömungs-    und     fabrikations-          technisch        günstigen    Brennraum ausgebildet       Lind    .so tief     ausgenommen,

      dass die     Ventile    1  bei     Spültotpunktlage    mindestens annähernd  voll in den     Brennraum    hinein geöffnet wer  den     können.    Dies     gestattet    saubere Spülung  und gute     Kühlung    der     Brennkammer.    Die  Einspritzdüse 7 ist nach     Fix.    4 und 6 seitlich  und zur Zylinderachse 2. geneigt im Zylin  derdeckel 8 angeordnet. Mit einer Mehrloch  düse kann auf diese Art der ganze     Brenn-          raum    bestrichen werden.  



  Zur Verbesserung der Gemischbildung  wird eine zweifache     Querströmung    hoher Ge  schwindigkeit angewandt. Diese wird beim       gezeichneten    Beispiel durch eine kleine, einen       Kreisabschnitt    mit geradem Schnitt bildende       Verdrängerfläche    10     (Fig.4,    5, 6, 7) mit  Gegenfläche 11 am Zylinderdeckel 8     zustande     gebracht.

   Um der verdrängten Luft die ge  wünschte Richtung und Geschwindigkeit       aufzuzwingen,    ist der     Verdrängerraum    mit  einer     wulstartigen    Erhöhung 12 abgeschlos  sen, die an beiden Enden     eine    zu den Ventil  taschen 5 führende Öffnung 15 aufweist. Die  Einspritzung des Brennstoffes erfolgt bei    der Anordnung der Düse 7 nach     Fig.4    an  nähernd mit der Luftströmung, bei der An  ordnung der Düse nach     Fig.6    mehr gegen  die Luftströmung der verdrängten Luft. Die  zusammenarbeitenden     abschliessenden    ganten  13, 14 an der Erhöhung 12 bzw. am Zylin  derdeckel 8 gleiten mit einem Zwischen  raum von weniger als 1 mm aneinander vor  bei.

   Die Oberkante 13 des Wulstes 12 er  reicht die Höhe der Unterkante 14 der Ge  genfläche 11     (Fig.4    und 6) im Zylinder  deckel etwa 30 bis 40  Kurbelwinkel vor dem  obern Totpunkt. Durch ein bestimmtes Ver  hältnis der Abstände     h,   <I>i</I> und<I>7c</I> (Fix. 8) und  durch besondere Gestaltung der Strömungs  durchgänge 15 kann die günstigste Strö  mungsgeschwindigkeit im Brennraum und  damit eine sehr gute Gemischbildung erreicht  werden.  



  Im     Diagramm        Fig.    9 ist die Strömungs  geschwindigkeit an der Stelle 15 des Kolbens  in Funktion der     Kurbelstellung    bei einer     be-          stimmten    Drehzahl dargestellt, und zwar in  Linie 16 bei Einbau eines Wulstes 12, in  Linie 17 bei Fehlen eines solchen. Die ausser  ordentlich günstige     Wirkung    des     Abschluss-          organes    oder Wulstes 12 ist aus dem Dia  gramm ersichtlich und wurde durch die Mes  sungen an einem Versuchsmotor klar er  wiesen.  



  Durch die beschriebene Anordnung und  durch Führung der bei 15 in den Brennraum  eintretenden Luftströmung an ihrem Umfang  längs der annähernd zylindrischen Wand  teile 20 der Ventiltaschen 5 werden zwei sehr  rasante     Strömungswirbel    erzeugt, deren  Drehachsen mindestens zum Teil annähernd  parallel zur Zylinderachse liegen und die  entgegengesetzte     Drehrichtung    haben. Es  kann aber auch eine Anordnung vorgesehen  sein, bei der nur ein Wirbel oder mehr als  zwei Wirbel entstehen oder bei der die bei  den     Wirbel.gleiche    Drehrichtung haben.

   Bei  mehreren Wirbeln können alle Wirbel glei  che oder aber verschiedene Drehrichtung       .haben.    Die Wände der Ventiltaschen könnten  wenigstens teilweise etwas niedriger als in      der Zeichnung gezeigt ausgeführt sein, so       dass    die Wirbel zu einem geringen Teil auch  doch durch die dabei blossgelegte Zylinder  wand geführt würden.  



  Die     Brennkraftmaschine:    könnte auch eine       Cegenkolbenmaschine    sein. Die dem     Brenn-          raum    zugewandte     Oberfläche    des Gegenkol  bens hat dann die in der Zeichnung gezeigte  Form dieses Teils des Zylinderdeckels B.  



  Die Einspritzdüse 7 kann statt geneigt  zur Zylinderachse parallel dazu angeordnet  sein.  



  Die Ebene der Ventilachsen kann zen  trisch statt exzentrisch zur Zylinderachse  vorgesehen werden. Das den     Kreisabschnitt     10 begrenzende     Abschlussorgan    12 könnte  statt von gerader Form leicht bogenförmig  sein.  



  Eine einfache Bearbeitung ist durch die  ebenen Flächen und einfachen Formen der  Kanten der Wirbelorgane 10, 11, 12, 18, 14  gewährleistet.  



  Bei Anordnung von mehr als zwei Ven  tilen kann mehr als ein     Abschlussorgan    12  zur Steuerung der Wirbel vorgesehen sein.  



  Auch bei gasförmigem Brennstoff bleibt  die erwähnte Wirkung bestehen.  



  Der     Verdrängerwulst    12 kann statt am  Kolben sinngemäss am Zylinderdeckel vor  gesehen sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Kolbenbrennkraftmaschine mit Ventil steuerung, bei der ein Teil eines Kolbens kurz vor Kompressionsende komprimierte Luft verdrängt und der Eintritt der ver drängten Luft in den Brennraum durch ein finit Durchlassöffnungen versehenes, wulst artiges, zwischen Verdrängerraum und Brenn- raum angeordnetes Abschlussorgan gesteuert wird, das die Bildung eines oder mehrerer Mrirbel mit zur Zylinderachse mindestens zum Teil annähernd paralleler Wirbelachse im Brennraum bewirkt, dadurch gekenn zeichnet,

   da.ss wenigstens ein kreisabschnitt- ähnlicher Teil (10) der Kolbenstirnfläche als Verdränger wirkt. und ein anderer, grösserer Teil, der vom ersten Teil durch das die Wir bel steuernde Abschlussorgan (12) getrennt. ist, als Ventiltasche (5) für die Ventile (1) ausgebildet ist und die kolbenseitige Begren zung des Brennraumes bildet, dessen Wände wenigstens annähernd zylindrisch geformte Teile (20) aufweisen, welche die Führung der Luftströmung zur Erzeugung der Wirbel mindestens zum Teil übernehmen.

   UNTERANSPRÜCHE: 1. Brennkra.ftma@schine nach Patentan spruch mit Aufladung, dadurch gekennzeich net, dass der die Ventiltasche (5) bildende Teil des Kolbens so tief ausgenommen ist, dass die Ventile (1) bei Spültotpunktlage mindestens annähernd voll in den Brennraum hinein geöffnet werden können. z. Brennkra.ftmaschine nach Patentan spruch mit Aufladung, dadurch gekennzeich net, dass die Brennraumoberfläche zum grö sseren Teil im Kolben (4) liegt.

   3. Brennkraftmaschine nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ver- drängerwirkung vom einen Teil der Kolben fläche ausgeht, die einen Kreisabschnitt (10) mit geradem Schnitt bildet und durch den längs der Sehne dieses Abschnittes auf dem Kolbenboden sitzenden Wulst (12, 13) und eine entsprechende Fläche und Kante (11, 14) an der Gegenfläche gesteuert wird.