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Z weitakteinspritzb, rennkraftmas chine
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undern eine entgegengesetzte Drehbewegung der eingeführten Luft entsteht.
Der Sammelkanal für die Abgase, die den Zylinder durch die'Auslassschlitze verlassen, kann mindestens um die Auslassschlitze herum spiralförmig ausgebildet sein, derart, dass die Drehbewegung der Abgase beim Austritt aus dem Zylinder im Sinne der in den Zylinder eintretenden Luft bzw. der durch die Auslassschlitze austretenden Abgase erfolgt.
In der Zeichnung sind einige beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im einzelnen zeigen in der Zeichnung Fig. 1 einen Schnitt durch eine Zylinderachse einer Brennkraftmaschine mit Abgas- turbospülung und-ladung, Fig. 2 einen Schnitt durch die Zylinderachse durch einen Zylinderabschluss sowie durch einen Teil eines Zylinders, Fig. 3 einen Schnitt quer zur Zylinderachse durch einen Zylinderabschluss nach der Linie III-III in Fig. 2, Fig. 4 einen solchen nach der Linie IV-IV in Fig. 2, Fig. 5 ebenfalls einen Schnitt quer zur Zylinderachse durch einen Zylinderabschluss, wobei sich dieser Schnitt über zwei Zylinderabschlüsse erstreckt, Fig. 6. einen Querschnitt nach der Linie VI-VUnFig.
l quer zur Zylinderachse je durch einen Zylinder einer Brennkraftmaschine bei einer besonderen Ausführung, Fig. 7 einen ähnlichen Schnitt, wie in Fig. 1 durch einen Zylinder einer Brennkraftmaschine, welche mit einem Abgasturbogebläse gespült und mit einem von der Maschine selbst angetriebenen Ladegebläse in der Hauptsache geladen und eventuell auch gespült wird und die Fig. 8 und 9 Querschnitte durch die Steuerwelle bei andern Ausbildungen der Steuernocken, als sie in den Fig. 1 und 7 gezeigt sind.
In Fig. 1 zeigt 1 das Maschinengestell, 2 die Grundplatte, 3 die Kurbelwelle und 4 eine Zylinderbüchse, 5 die Steuerwelle und 6 einen Kolben einer Brennkraftmaschine nach dem Erfindungsgegenstand. 7 ist eine Schubstange und 8 ist ein Zylinderabschluss. 9 sind die Auslassschlitze für die die Maschine verlassenden Abgase und 10 und 11 die als Einlassorgane ausgebildeten, zueinander konzentrisch angeordneten und ineinanderbewegten Einlassorgane. 12 ist der Zylinderraum, 14 ist das in diesem Fall durch eine Abgasturbine 13 angetriebene Spül-und Ladegebläse. Die Abgasturbine 13 erhält ihre Abgase aus dem die Abgasschlitze 9 umgebenden Raum 15, welche ihre Gase an die Abgasleitung 16 und von dort zur Turbine 13 abgeben.
Das Ladegebläse 14 gibt seine Förderluft durch die Leitung 17 und die Zweigleitungen17'bzw. 17" getrennt an die Räume 18', 18 bzw. 19', 19 vor die beiden Einlassventile 10 respektive 11 ab. Vom Raum 19 tritt die Ladeluft durch den Raum 10a zwischen den beiden Ventilen zur Abschlussstelle des Ventils 11. Durch die Ventilabschlüsse beider Ventile 10 und 11 gelangt dann die Spül- und Ladeluft in den Verbrennungszylinder 12.21 ist der Steuernocken für das Einlassventil 10.
Dieser wird durch eine nicht gezeichnete Rolle oder eine Gleitfläche, die auf dem Nocken 21 gleitet, mittels der Stange 23, dem Hebel 24, dem Ventilteller 25 geöffnet und unter Wirkung der Feder 26 geschlossen. Die Steuerung des inneren Ventils 11 geschieht durch den Nocken 27, die Rolle oder Gleitfläche 22 mittels der Stossstange 28, dem Hebel 29 und es wird durch die doppelte Haarnadelfeder 30 unter Vermittlung des Joches 31 geschlossen. Der Steuernocken 21 und der Steuernocken 27 können so ausgebildet sein, dass die beiden Ventile mindestens annähernd im gleichen Moment öffnen bzw. schliessen.
Es kann aber auch wahlweise das eine Ventil vor dem andern geöffnet oder geschlossen werden. Damit kann das gleichzeitige Öffnen bzw. Schliessen der Ventile vermieden und die dadurch entstehenden Kräfte auf die Steuerteile und die Steuerwelle getrennt werden, wodurch eine kleinere Beanspruchung derselben auftritt. Durch das frühere Öffnen z. B. des äusseren Einlassventils 10 kann insbesondere durch dasselbe zuerst gespült und durch das innere Ventil 11 erst später gespült aber zusätzlich, wenn es später als das Ventil 10 schliesst, auch nachgeladen werden. 32 ist ein Brenustoffventilsines Zylinders, das im Stutzen 33 im Zylinderabschluss 8 gelagert ist.
Die Ausbildung kann auch so getroffen sein, dass das Brennstoffventil 32 in eine Vertiefung 9'des Kolbens gerichtet ist. 34 ist die von der Steuerwelle 5 aus angetriebene Brennstoffpumpe.
In Fig. 1 sind die Nocken 21 und 27 so gezeichnet, dass sie mindestens annähernd gleichzeitig die Ventile 10 und 11 öffnen und schliessen. Die Spülung beginnt also annähernd gleichzeitig durch beide
Ventile und die Ladung durch dieselben endet ebenfalls gleichzeitig.
Wie dies in Fig. 1 ebenfalls dargestellt ist, kann die Förderluft des Gebläses 14 z. B. im Kühler 42 vor Eintritt in die Maschine gekühlt werden, wodurch die Kühlung der Zylinderabschlüsse, der Zylinder und Kolben verstärkt und die Luftaufnahme der Maschine und ihre Leistung vergrössert, sowie ihre Wirtschaftlichkeit verbessert wird.
Statt wie in Fig. 2 dargestellt, kann zur Lieferung von Spül- bzw. Lade- bzw. auch Nachladeluft irgendeine andere Gebläseart bzw. eine Pumpe statt des turboladers 13,14 vorgesehen sein. Diese können auch mechanisch von der Brennkraftmaschine selbst oder anderweitig angetrieben werden.
In Fig. 2 ist 8 ein Zylinderabschluss, 10 ist das äussere und 11 das innere Einlassventil, 18 ist der Zutrittsraum zum Abschluss des Ventils 10 und 19 der Zutrittsraum zum inneren Einlassventil 11. Entspre-
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chend der gezeichneten Ausbildung trennen sich die Räume 18 und 19 bei der Eintrittsstelle im Zylinderabschluss 8 und besitzen eine gemeinsame Zuleitung 20. Der Kolben 6 besitzt auch hier eine Vertiefung 9'. 32 ist ein Brennstoffventil, das in einem Stützen 33 im Zylinderabschluss in Richtung gegen die Vertiefung 9'geführt ist. Es können mehrere solcher im gleichen Zylinderabschluss angeordnet sein.
Fig. 3 zeigt die Einführung der Spul- un Ladeluft oder nur der Ladeluft allein zum inneren Einlassventil 11. Der Eintrittsstutzen 20 ist exzentrisch zur Zylinder- und der Achse beider Ventile angeordnet und mündet in einen spiralförmigen Raum 19, von wo aus dann der Eintritt der Spul- un Ladeluft durch den Raum 10a zur Abschlussstelle des Ventils-11 führt (s. auch Fig. 1 und 2).'Im spiralförmigen Raum 19 entsteht eine Drehbewegung, wie sie durch die Pfeile 35 angedeutet ist.
Nach Fig. 4 ist der Eintrittsslutzen 20 für die Spul- un Ladeluft der gleiche wie in Fig. 3 und ebenfalls exzentrisch zur Zylinder- bzw. Ventilachse angeordnet und führt in einen spiralförmigen Raum 18, in dem ebenfalls eine Drehbewegung entsprechend dem Pfeil 36 stattfindet, so dass beim Eintritt der Spülund Ladeluft auch durch das Ventil 10 hindurch im Zylinderraum eine Wirbelbewegung im gleichen Sinn wie nach Fig. 3 zur besseren Kühlung der Zylinderwände und guten Spülung des Zylinderraumes und Brennstoffverteilung im Brennraum stattfindet.
Diese Wirbelbewegung wird vorteiJhafterweise so stark gewählt, dass sie auch noch bei Abschluss der beiden Einlassventile 10 und 11, d. h. besonders in der Nähe der oberen Totpunktlage des Kolbens, während der Brennstoffeinspritzung und während der Verbrennungperiode, d. h. im Zustand, wie er durch Fig. 2 dargestellt ist, noch andauert. Vorteilhafterweise geschieht die Einspritzung des Brennstoffes in der Richtung der Wirbel 35 (Fig. 3 ; bzw. : Fig. 4), d. h. entsprechend der Drehbewegung der eintretenden Spül- und Ladeluft.
In den Fig. 3 und 4 ist noch durch die Trennungslinie A angedeutet, dass der Einlasskanal 20, wie übrigens auch aus Fig. 2 ersichtlich ist, zu beiden Ventilen 10 und 11 ein gemeinsamer ist, im Gegensatz zu der Ausführung nach Fig. 1, bei der die Einlasskanäle 18', 18 bzw. 19", 19 unter sich. getrennte Zuleitungen 17'bzw. 17"haben.
Nach Fig. 5 ist ein gemeinsamer Eintrittskanal 20'für zwei nebeneinanderliegende Zylinder angeordnet. Aus diesem kann z. B. die Spul- un Ladeluft zu nur den einen (inneren oder äusseren) oder zu allen Einlassventilen 10', 11', 10", 11" für diese zwei Zylinder geleitet werden. Die Einlassleitung 20' führt die Spul- un Ladeluft in die beiden spiralförmigen, um die Ventile angeordneten Räume 18"bzw.
19" und die Räume 18' bzw. 19'"für die je zwei äusseren und, inneren Einlassventile 10', 10"und 11', 11". In den Räumen 18"bzw. 19"und 18'"bzw. 19'"findet eine Drehbewegung gemäss den Pfeilen 35'bzw. 36'und den Pfeilen 35" bzw. 36" statt, Diese Drehbewegung in diesen Spiralgehäusen 18" bzw. 19"und 18'"bzw. 19"'wirkt sich dann als Wirbelbewegung in den Zylinderräumen 12 (Fig. 1) bzw. in den Brennräumen 9' (Fig. 2) aus. Es kann im Eintrittskanal 20a zur besseren Trennung der Spülund Ladeluft zu den zwei Zylindern auch eine Trennwand, z. B. eine im Zylinderabschluss eingegossene, mehr oder weniger lange Blechwad 43 eingebaut sein.
Die Zuleitung der Spül- und Ladeluft 20'kann durch getrennte Einlassleitungen 17'bzw. 17" nach Fig, 1 je getrennt zu den beiden Einlassventilen eines Zylinders führen oder nach den Fig. 2,3 und 4 gemeinsam zu beiden Einlassventilen eines Zylinders oder zu allen vier von zwei Zylindern.
Die Fig. 6 zeigt einen Schnitt nach dem Linienzug VI-VI von Fig. 1 quer zur Zylinderachse durch die Zylinderbüchse 4 und das Maschinengestell l. Es ist eine solche Ausbildung dargestellt, wobei um die Zylinderbüchse4 herum ein spiralförmiges Aufnahmegehäuse 15'angeordnet ist, welches die aus den tangential gerichteten Abgasschlitzen 9 austretenden Abgase allmählich aufnimmt und durch die Öffnung 15" zur Abgasleitung 16 (Fig. 1 oder 7) führt.
Durch den spiralförmig sich öffnenden Querschnitt der Sammelleitung 15'wird die Drehbewegung der Abgase und der Spülluft auch nach Austritt der Abgase aus den Schlitzen 9 weiter unterhalten, so dass der Abfluss dieser Gase aus dem Zylinderraum 12 (Fig. 1 oder 7) und durch die Schlitze 9 ein widerstandsloserer ist, wodurch die Spül- und Ladewirkung im Zylinder verbessert wird.
Fig. 7 stellt einen ähnlichen Schnitt durch eine Zylinderachse einer Brennkraftmaschine nach dem Erfindungsgegenstand, wie Fig. 1, dar, wobei namentlich die Spül- und Ladevorrichtung aber anders ausgebildet ist. 1 ist der Zylinderblock, 2 die Grundplatte, 3 die Kurbelwelle,-4 eine Zylinderbüchse, 5 die Steuerwelle, 6 ein Arbeitskolben, 7 eine Schubstange, 8 ein Zylinderabschluss, 9 die Abgasschlitze in der Zylinderbüchse 4,10 das äussere und 11 das innere der konzentrisch zueinander angeordneten und ineinanderbewegten Einlassorgane. 12 ist der Zylinderraum. 21 ist der Steuernocken für das äussere Einlassventil 10 ;
. 23 seine Stossstange, an deren unterem Ende eine Steuerrolle 22 oder eine Gleitfläche auf dem Einlassnocken 21 aufliegt. 24 ist der Ventilhebel, 25 der Ventilteller, 26 die Ventilfeder, welche das Ventil 10 schliesst. 27 ist der Steuernocken für das innere Einlassventil 11, das mittels einer nicht gezeichneten Rolle oder Gleitfläche durch die Stossstange 28 und den Hebel 29. geöffnet wird. Dieses Ven-
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til wird durch die doppelte Haarnadelfeder 30, unter Vermittlung des Gabelhebels 31, geschlossen.
Die Abgase verlassen bei Abdeckung der Schlitze 9 durch den Kolben den Zylinder und treten durch den Raum 15 in die Leitung 16 über. Aus der Leitung 16 gelangen die Abgase in eine Abgasturbine 37 und von dort über ihre Austrittsleitung 38, entweder direkt ins Freie oder noch vorher in einen nicht gezeichneten Vorwärmer, Dampfkessel od. dgl. Die Abgasturbine 37 treibt ein Gebläse 39 an, welches seine Förderluft in die Leitung40 abgibt. Aus der Leitung 40 wird die vom Gebläse 39 geförderte Luft-einerseits durch die Leitung 18" in den Raum vor dem Abschluss des Ventils 10 geliefert und anderseits durch die Leitung 41 zum mechanisch oder sonstwie angetriebenen Spül- und Ladegebläse. bzw.
Ladegebläse 13', von Wo die darin höher verdichtete Luft durch die Leitung 20, 19' in den Raum 19 und durch den Raum 1Ôa zum Ventilabschluss des inneren Ventils 11 gelangt.
Mit der in Fig. 7 gezeigten mehrfachen Spul- un Ladevorrichtung wird einerseits bezweckt, dass die Abgase nur das Gebläse 19 antreiben müssen, welches Spul- un Ladeluft, eventuell nur Spülluft allein, z. B. durch das äussere Einlassventil 10 zur Maschine liefert, aber unter Umständen auch noch dem mechanisch oder sonstwie angetriebenen Gebläse 13'seine, unter dem Druck des Gebläses 39 stehende Ansaug-luft liefert. Dadurch wird erreicht, dass im Ladegebläse 13'jeder beliebige höhere Druck erzeugt werden kann, als im abgasturbinengetriebenen Gebläse 19 allein, wodurch auch die Leistung der Maschine weiter
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beide oder nur eines der Einlassventile 10 und 11 in den Zylinder eingeführt wird.
Es können die Zuleitungen 19, 19'und 20 eine zur Zylinderachse exzentrische Lage erhalten, wie dies in den Fig. 3,4 und 5 dargestellt ist. Damit kann vor Eintritt der betreffenden Spül-, Lade-bzw. Nachladeluft eine Drehbewegung um und durch die Ventile bis in den Zylinder, respektive im Brennraum erzeugt werden. Je nach der Bemessung der betreffenden Kanäle und dem Druck respektive der Geschwindigkeit der dort durchtretenden Spül-, Lade-bzw. Nachladeluft kann eine langsamere oder schnellere Wirbelbewegung hergestellt werden. So kann z. B., insbesondere bei einer Ausführung nach Fig. 7, bei der mittels des Gebläses 13' ein höherer Druck erzeugt werden kann, als es mit dem Abgasturbogebläse 37,39 möglich ist, in der Zuleitung 19, 10a zum inneren Ventil 11 eine höhere Wirbelgeschwindigkeit erzeugt werden, als um und durch das äussere Einlassventil 10.
Die Drehbewegung der Luft kann natürlich, ausser durch Spiralgehäuse, auch durch andere Mittel, Einbauten von Schaufeln, usw. z. B. in die Räume 18,19, 10a, oder durch bekannte Abschirmungen an den Ventilen erreicht werden. Die Wirbelgeschwindigkeit kann auch durch das eine Einlassventil grösser gewählt werden, als durch das andere. Das Gebläse 13'kann auch seine Ladeluft durch das äussere Einlassventil einführen und der Abgasturbolader seine Förderluft hauptsächlich als Spülluft'durch das innere Einlassventilll einbringen. So wird beispielsweise die Nachladeluft durch das innere Ventil 11 eingeführt und darin eine grössere Wirbelgeschwindigkeit erzeugt.
Die Ausbildung und Anordnung der Räume 19', 19 bzw. 18', 18 kann auch so getroffen sein, dass in beiden Einlassventilen 10 und 11 eine in umgekehrter Richtung drehende Wirbelbewegung entsteht.
In Fig. 7 ist 32 ein Brennstoffventil, das in einem Stutzen 33 im Zylinderabschluss 8 gelagert ist und seine Brennstoffmenge durch die Brennstoffpumpe 34 erhält. Das Gebläse 13'kann auch als Zentrifugalgebläse oder als irgendeine Art Rotationsgebläse ausgebildet sein. Die Steuernocken 22 und 27 sind nach Fig. 7 so ausgebildet, dass beide Ventile 10 und 11 annähernd gleichzeitig öffnen, der Nocken 27 das Ventil 11 aber später als das Ventil 10 schliesst. Dies geschieht zur Nachladung des Zylinders, aber auch, um die Wirbelbildung darin möglichst lange vor dem Kompressionshub und während der Verbrennungspe- riode andauern zu lassen.
Bei einer Ausführung nach Fig. 7 kann auch wahlweise nach dem Turbolader 37,39 bzw. dem Ladegebläse 13'mindestens eine Kühlvorrichtung 42 bzw. 43 eingebaut werden. Dadurch werden die bei Fig. 1 bereits genannten Vorteile erreicht.
Die Ausbildung der Steuernocken 22 und 27 kann aber auch so getroffen werden, dass keines der beiden Einlassventile gleichzeitig mit dem andern öffnet, und auch nicht gleichzeitig schliesst.
Fig. 8 stellt z. B. eine derartige Ausführungsform der Steuernocken 21 und 27 dar, wobei das Einlassventil 10 früher geöffnet wird, als das Einlassventil 11 und das Einlassventil 11 später geschlossen wird, als das Einlassventil 10. Bei einer solchen Ausführung beginnt die Spülung durch das äussere Ventil 10 zuerst und es wird der äussere Umfang des Zylinders zuerst gespült, wobei die Spülluft den Zylindermantel 4 und den Kolbenumfang sofort kühlt. Die Spülung durch das innere Ventil 11 beginnt dann erst später, so dass das Innere des Zylinders 12 auch noch gespült wird. Beim Schliessen der Ventile erfolgt zuerst der Schluss des äusseren Ventils und erst nachher derjenige des inneren Ventils, so dass durch das letztere noch später Lade- bzw. Nachladeluft in den Zylinder gelangt.
Wenn eine Drehbewegung für die eintretende Spül-
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und Ladeluft bzw. nur für die Ladeluft allein auch durch das Einlassventil Ustafindet, hält dann die Drehbewegung im Zylinder länger an.
Es können aber auch, entsprechend Fig. 9, die Steuernocken 21 und 27 so ausgebildet sein. dass das innere Ventil 11 zuerst öffnet und das äussere 10 später und dann auch das innere Ventil früher schliesst und das äussere Ventil später. Mit einer solchen Ausbildung würde dann erreicht, dass die Splilung durch das innere Ventil beginnt und die Nachladung durch das äussere Ventil beendigt würde. Dadurch würde zuerst der Kolbenkopf gekühlt und auch das Zylinderinnere gespült.
Die Ausbildung der Steuernocken könnte aber auch so getroffen werden, dass in einem Fall das äussere Ventil zuerst öffnet und das gleiche Ventil auch zuerst schliesst oder umgekehrt. Entsprechend diesen und den Ausbildungen der Steuernocken nach den Fig. 8 und 9 tritt also nie ein gleichzeitiges Öffnen oder Schliessen der beiden Ein'assventile je eines Zylinders ein. so dass also nie eine Überlagerung der Steuerkräfte bei den Öffnungs- und Schliessvorgängen dieser Ventile stattfindet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Aufgeladene Zweitakteinspritzbrennkraftmaschine mit ineinandergeführten äusseren und inneren Einlassventilen im Zylinderkopf, denen durch im Zylinderkopf getrennte Kanäle Luft zugeführt wird, wobei letztere mindestens durch das äussere Ventil im Sinne einer Drehbewegung entlang der Zylinderwand eintritt und die Abgase von mindestens zwei Motorzylinder mit gegenseitig verschobener Arbeitsphase über Auslassschlitze nahe der untern Totpunktlage des Kolbens durch einen Abgaskanal abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der in an sich bekannter Weise tangential verlaufenden Aus- lasssehüt ? e (9) imZylinder (4) so getroffen ist,
dass entsprechend der tangentialen Einführung der Spül- und Ladeluft in den Zylinder auch ein tangentialer Austritt der Abgase durch die Abgasschlitze im gleichen Drehsinne zumindestens einer der beiden in den Zylinder eingeführten Luftströme erfolgt.