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Schnellaufende, gemischverdichtende, mit Zeitpunktfremdzündung arbeitende
Viertakt-Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine schnelllaufende,
gemischverdichtende, mit Zeitpunktfremdzündung arbeitende Viertakt-Brennkraftmaschine
mit im Zylinderkopf hängend angeordneten Ventilen. Bei solchen Maschinen ergibt
sich die Schwierigkeit, einerseits genügend große Ventile zu erhalten, ohne daß
der Brennraum eine für eine einwandfreie, insbesondere klopffreie Verbrennung ungünstige
Form erhält.
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Es sind vielfach Brennkraftmaschinen bekannt, bei welchen der Brennraum
über den Zylinderumfang hinausragt und die Ventile oder eines derselben. indem seitlichen
Brennraum angeordnet sind. Infolge des dadurch zerklüfteten Brennraumes lassen sich
jedoch nur schwer hohe Drehzahlen erreichen. Auch erfordert diese Anordnung besondere
Maßnahmen, um einen klopffreien Betrieb sicherzustellen. Vor allem bringt vielfach
das heiße Auslaßventil die Gefahr mit sich, daß von ihm unerwünschte Zündungen ausgehen,
die das Klopfen der Maschine hervorrufen.
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Es sind ferner Maschinen bekannt, bei welchen der Zylinderkopf schräg
auf den Zylinderblock aufgesetzt ist und ein Kolben mit dachförmigem Kolbenboden
verwendet wird, derart, daß der Kolbenboden auf einer Seite dicht an die schräg
liegende Unterwandung des Zylinderkopfes herantritt und das Einlaßventil gegen den
Brennraum abschirmt, welcher auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbenbodens zwischen
diesem und der Zylinderkopfwand bzw. einer Ausnehmung in derselben gebildet wird.
Das Auslaßventil ist in diesem Fall im Zylinderblock untergebracht. D,i@es@e bekannte
Bauart ergibt jedoch einerseits infolge der
Begrenzung ,des Brennraumes
durch dien Auslaß keine ausreichende Siaherheit g6n Frühzündungen bzw. Klopfen,
und andererseits wirddie Schrhglage der Trennfuge zwis chen. Zylinderblock und Zylinderkopf
für die Vergrößerung der Ventilquerschnitte insofern nicht ausgenutzt, als die Ventile
getrennt voneinander im Zylinderblock und im Zylinderkopf angeordnet sind. Diese
getrennte Anordnung bedeutet eine Komplikation einerseits der Konstruktion und andererseits
der Fabrikation in Hinsicht auf das Herstellen und Einschleifen der Ventilführungen
und Ventilsitze.
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Es sind ferner Brennkraftmaschinen mit V-förmig angeordnetem Zylinder
bekannt, welche durch einen gemeinsamen Zylinderkopf mit gemeinsamerTrennfuge abgedeckt
werden. Die Trennfugenebene liegt hierbei senkrecht zu einer mittleren Symmetrieebene
der beiden Maschinenzylinder, so daß sie relativ zu den Zylinderachsen eine durch
den V=Winkel bestimmte Neigung aufweist. Einlaß- und Auslaßventil sind in diesem
Fall nebeneinander auf einem kleinsten Durchmesser der jeweils entstehenden Schnittellipse
angeordnet. Die Vergrößerung der Schnittfläche durch die relative Schräglage der
Trennfuge zu den Zylinderachsen ist also auch in diesem Fall für die Vergrößerung
der Ventile nicht ausgenutzt. Darüber hinaus weist der Brennraum in der oberen Totpunktlage
der Kolben eine verhältnismäßig ungünstige Form auf, die noch dadurch verschlechtert
wird, daß neben dem Einlaßventil auch das Auslaßventil gegen den Brennraum unabgeschirmt
angeordnet ist.
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Die Erfindung vermeidet die bei den bekannten Maschinen vorhandenen
Nachteile und besteht im wesentlichen in der Kombination folgender Merkmale i. Die
Trennfuge zwischen Zylinderblock und Zylinderkopf ist in, an sich bekannter Weise
zur Zylinderachse geneigt, und die Ventilsitze der senkrecht zu dieser Trennfuge
angeordneten Ein- -und Auslaßventile liegen auf oder nahezu auf dem größten Durchmesser
der infolge der Neigung der Trennfuge entstehenden Schnittellipse.
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z. Der Kolben tritt am Ende des Verdichtungshubes mit einem Teil seiner
Oberfläche bis auf das aus mechanischen Gründen erforderliche Spiel auf der Seite
an die Zylinderkopfinnenfläche heran, die das Auslaßventil enthält, so daß das Auslaßventil
bei der inneren Totpunktlage des Kolbens im wesentlichen abgedeckt ist.
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3. Die restliche Oberfläche des Kolbens ist so ausgebildet, daß sie
am Ende des Verdichtungshubes zusammen mit dem entsprechend eingewölbten Ventilteller
des Einlaßventils und dem Zylindermantel einen angenähert halbkugelförmigen Brennraum
ergibt, in dessen Kugelmittelpunkt die Zündkerze sitzt.
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Dadurch, daß die Trennfuge zwischen Zylinderblock und Zylinderkopf
zur Zylinderachse geneigt ist und die Ventilsitze senkrecht zu dieser Trennfuge
im wesentlichen auf dem größten Durchmesser der entstehenden Schnittellipse angeordnet
sind, können die Ventilquerschnitte gegenüber einer entsprechenden Anordnung mit
senkrecht zur Zylinderachse angeordneter Trennfuge wesentlich vergrößert werden,
was eine erhebliche Verbesserung hinsichtlich der Durchspülung und Füllung der Maschine
bedeutet, ohne daß es hierzu erforderlich ist, den Brennraum über den Zylinderumfang
übergreifen zu lassen.
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Durch die halbkugelförmige Ausbildung des Brennrautnes mit der Zündkerze
als Kugelmittelpunkt und der Abdeckung des Auslaßventils durch den Kolben in der
inneren Totpunktlage desselben, kann gleichzeitig der Vorteil einer klopffreien
Verbrennung .erzielt werden, da sich vom Kugelmittelpunkt aus nach allen Richtungen
gleich lange Flammenwege ergeben und die Einleitung unerwünschter, vomAuslaßventil
ausgehender Zündungen praktisch ausgeschlossen wird. Außerdem @ kann die in der
Zylinderwand angeordnete Zündkerze gut gekühlt und leicht zugänglich angeordnet
werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem
Achsschnitt durch den Arbeitszylinder dargestellt. In dem gekühlten Zylindergehäuse
i mit den Zylinderflächen 2 für den Arbeitszylinder gleitet der Kolben 3, .der in
oberster Totpunktlage dargestellt ist. Das Zylindergehäuse i ist oben bei 4 schräg
abgeschnitten, so daß sich eine zur Zylinderachse geneigte Dichtfläche und Trennfuge
gegenüber dem z. B. an sich normal ausgebildeten, auf die schräge Dichtfläche aufgesetzten
Zylinderkopf 5 ergibt. Das Einlaßventil 6 und das Auslaßventil 7 sind parallel zueinander
(entsprechend der schrägen Trennfuge 4 einseitig zur Zylinderachse geneigt) im Zylinderkopf
angeordnet, wobei sich die Ventilsitze ungefähr in der Ebene der Trennfuge bzw.
in der hiermit zusammenfallenden, die obere Abschlußwand für den Arbeitszylinder
bildenden Zylinderkopfwandung befinden. Einlaß- und Auslaßventil sind auf dem größten
Durchmesser der den Zylinderraum abschließenden elliptischen Bodenfläche des Zylinderkopfes
angeordnet. Der Ventilkanal 8 führt im wesentlichen senkrecht, d. h. in Richtung
der Zylinderachse, der Ventilkanal 9 dagegen im wesentlichen waagerecht zum Arbeitszylinder.
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Der Brennraum io befindet sich einseitig unter dem Ventil 6 und besitzt
im oberen Kolbentotpunkt angenähert halbkugelige Form, wobei die Grundfläche der
Halbkugel durch die Zylinderfläche 2, die Halbkugel dagegen durch den entsprechend
ausgebildeten Kolbenbodenabschnitt i i und den Zylinderkopf bzw. den gegen den Brennraum
konkav gestalteten Ventilteller 6a gebildet wird. Die Zündkerze 12 ist im wesentlichen
im Mittelpunkt des halbkugelförmigen Brennraumes angeordnet, während das Ventil
? durch den im oberen Totpunkt dicht an dasselbe herantretenden Kolbenbodenabschnitt
i ia gegen den halbkugelförmigen Brennraum abgeschirmt wird.
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Das obere Ventil 6 dient als Einlaßventil, das untere Ventil ? als
Auslaßventil. Der durch das Ventil 6 eintretende Einlaßstrom kann daher unmittelbar
iden$rennTaum to auffüllen und zur Küh,-lun@g der Brennraumwandüng beitragen, während
das
Auslaßventil 7 durch Aden Kolbenboden i i im Augenblick der Zündung abgeschirmt
ist.