Viertakt-Explosions-Brennkraftmaschine. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Viertakt-Explosions-Brennkraftma- schine.
Von bekannten Brennkraftmaschinen die ser Art unterscheidet sich die erfindungs gemässe Brennkraftmasehine dadurch, da.ss vor dem Einlassventil jedes Zylinders noch ein Ventil angeordnet ist, ferner dadurch, dass der Nocken für die Steuerung des Einlassven- tils so ausgebildet ist, dass das Einlassventil während eines Teils des Kompressionshubes geöffnet bleibt, so dass ein Teil des angesaug ten Gasgemisches in den Raum zwischen den beiden Ventilen zurückgedrängt wird.
Es ist eine bekannte Tatsache, dass bei einer normalen Viertakt-Explosions-Brenn- kraftmaschine im Diagramm das Ende der Expansionskurve über der Atmosphäre liegt bzw. dass am Ende des Expansionshubes immer noch Überdruck im Zylinder herrscht, welcher beim öffnen des Auspuffventils unge nutzt verlorengeht und zudem noch ein lästi ges Geräusch verursacht, welches man mit sog. Auspufftöpren zu bekämpfen sucht.
Der Druckablass am Ende des Expansions hubes verursacht bekanntlich einen nicht un bedeutenden Leistungsverlust, welcher durch das Anbringen von Auspufftöpfen noch er höht wird, da sie der freien Strömung der Abgase einen erheblichen Widerstand entge gensetzen, welcher mir auf Kosten der Motor leistung überwunden werden kann.
Zur Behebung dieses Übelstandes hat man schon versucht, den Expansionshub gegenüber dem Kompressionshub zu verlängern und die Verbrennungsgase bis nahe an den Atmosphä rendruck hinunter expandieren zu lassen. Zu diesem Zwecke benutzte man einen komplizier ten Kurbelmechanismus mit Hilfskurbeln. Derartige Kurbelmechanismen haben aber den Nachteil, dass sie zufolge erhöhten Reibungs widerstandes an den vielen Gelenkstellen fast den ganzen Leistungsgewinn, der durch den verlängerten Expansionshub erzielt wurde, wieder aufhoben. Ausserdem sind derartige Konstruktionen mit Hilfskurbeln nicht so be te iebsicher und auch viel teurer als ein ge- wöhnliclies Kurbeltrieb.
Aus allen diesen Gründen haben sieh derartige Hubverlänge- rungs-Kurbelgetriebe in der Praxis nicht durchzusetzen vermocht.
Bei der erfindungsgemässen Brennkraft inaschine ist nun der Expansionshub gegen über dem wirksamen Teil des Kompressions hubes ebenfalls verlängert, so dass die Möglich keit besteht, die Verbrennungsgase bis ganz oder doch nahe auf Atmosphärendruck hin unter expandieren zu lassen. Dies ergibt sich bei der erfindungsgemässen Brennkraftma- schine aus einer Verkürzung des wirksamen Teils des Kompressionshubes. Und diese Ver kürzung kommt dadurch zustande, dass zu Be ginn des Kompressionshubes ein Teil des Cre- inisches in den Raum zwischen den beiden Ventilen zurückgeschoben wird.
Dies hat den grossen Vorteil, dass sich der Rückstau des Gas gemisches nicht bis weit in die Ansaugleitung hinein fortpflanzen kann, was ein starkes Schwingen der Gasgemischsäule in der An saugleitung und eine Verschlechterung der Gemischbildung zur Folge hätte.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstan des dargestellt, und zwar zeigen Fig. 1-6 halbschematisch einen Schnitt durch einen Zylinder einer Viertakt-Explo- sions-Brennkraftmaschine zu Anfang des An saughubes, am Ende des Ansaughubes, Mitte des Kompressionshubes vor und nach Beginn der Kompression, kurz nach der Zündung des Gemisches, am Ende des Expansionshubes.
1 bezeichnet den Zylinder und 2 den Kol ben einer Viertakt-Explosions-Brennkraftma- schine. 3 ist die zugehörige Pleuelstange und 4 die Kurbel. Weiter ist mit 5 die Ansaug leitung mit dem Einlassventil 6 und mit 7 der Auspuffstutzen mit dem Auspuffventil 8 bezeichnet. 9 ist ein in die Ansaugleitung vor dem Einlassventil 6 eingebautes Ventil, wel ches mit dem Einlassventil eine Hilfskammer 10 einschliesst.
Das Ventil 9 kann entweder selbsttätig d. h. als Rückschlagventil arbeiten oder aber von einem Nocken gesteuert sein.
Die Wirkungsweise der vorstehend be schriebenen Viertakt-Explosions-Brennkraft- maschine ist folgende: In Fig. 1 bewegt sich der Kolben 2 nach unten und saugt durch die geöffneten Ventile 6 und 9 Gasgemisch an. In der in Fig. 2 dargestellten Phase steht der Kolben 2 bei geschlossenem Ventil 9 und noch offenem Einlassventil 6 am Anfang des näch sten Aufwärtshubes.
Auf dem Kolbenweg aus der in Fig. 2 in die in Fig. 3 ersichtliche Kolbenstellung schiebt der Kolben 2 bei ent sprechend geringer Vorverdichtung einen Teil des angesaugten Gasgemisches bei geschlosse nem Ventil 9 in die Hilfskammer 10 zurück. Darum schliesst sich auch das Einlassventil 6 (Fug. 4), und das über dem Kolben befindliche Gemisch wird komprimiert. Im Bereiche des obern Kolbentotpunktes (Fug. 5) erfolgt die Zündung und anschliessend die Expansion (Fug. 6).
Nach Beendigung des Auspuffhubes beginnt ein neuer Kreislaufprozess, wie vor stehend beschrieben.
Durch das Zurückströmen eines Ladungs teils während des Kompressionshubes (Fug. 3) in die Hilfskammer 10 wird die Kompression auf die Strecke A in Fig. 4 verkürzt, während dem der Expansionshub über eine bedeutend längere Hubstrecke ss (Fug. 6) verläuft, so dass die Verbrennungsgase die Möglichkeit haben, sich weiter auszudehnen bzw. auf einen tieferen Druck als normalerweise zu expandie ren. Durch entsprechende Wahl des Zeitpunk tes für die Schliessung des Einlassventils kann die untere Grenze des Expansionsdruckes be einflusst werden.
Four-stroke internal combustion engine. The subject of the present invention is a four-stroke internal combustion engine.
The internal combustion engine according to the invention differs from known internal combustion engines of this type in that a valve is also arranged in front of the inlet valve of each cylinder, and also in that the cam for controlling the inlet valve is designed so that the inlet valve during a Part of the compression stroke remains open, so that part of the sucked gas mixture is pushed back into the space between the two valves.
It is a known fact that in a normal four-stroke explosion internal combustion engine in the diagram the end of the expansion curve lies above the atmosphere or that at the end of the expansion stroke there is still overpressure in the cylinder, which is lost and unused when the exhaust valve is opened in addition, it causes an annoying noise, which one tries to combat with so-called exhausts.
The pressure relief at the end of the expansion stroke is known to cause a not un significant loss of performance, which is increased by the attachment of mufflers, as they oppose the free flow of exhaust gases a considerable resistance, which I can overcome at the expense of engine performance.
To remedy this drawback, attempts have already been made to extend the expansion stroke compared to the compression stroke and to allow the combustion gases to expand down to almost atmospheric pressure. For this purpose, a complicated crank mechanism with auxiliary cranks was used. However, such crank mechanisms have the disadvantage that, due to increased frictional resistance at the many articulation points, they canceled out almost all of the gain in performance that was achieved through the extended expansion stroke. In addition, such constructions with auxiliary cranks are not as reliable in terms of operation and also much more expensive than an ordinary crank drive.
For all of these reasons, such stroke extension crank mechanisms have not been able to implement in practice.
In the internal combustion engine according to the invention, the expansion stroke is now also lengthened compared to the effective part of the compression stroke, so that it is possible to allow the combustion gases to expand completely or at least close to atmospheric pressure. In the internal combustion engine according to the invention, this results from a shortening of the effective part of the compression stroke. And this shortening is due to the fact that at the beginning of the compression stroke a part of the crein table is pushed back into the space between the two valves.
This has the great advantage that the backflow of the gas mixture cannot propagate far into the intake line, which would result in strong oscillation of the gas mixture column in the intake line and a worsening of the mixture formation.
In the drawing, an example embodiment of the subject matter of the invention is shown, namely Fig. 1-6 semi-schematically show a section through a cylinder of a four-stroke explosion internal combustion engine at the beginning of the intake stroke, at the end of the intake stroke, middle of the compression stroke and before after the start of compression, shortly after the ignition of the mixture, at the end of the expansion stroke.
1 denotes the cylinder and 2 the piston of a four-stroke explosion internal combustion engine. 3 is the associated connecting rod and 4 is the crank. Next is 5 with the suction line with the inlet valve 6 and 7 with the exhaust port with the exhaust valve 8 referred to. 9 is a valve built into the intake line upstream of the inlet valve 6, which includes an auxiliary chamber 10 with the inlet valve.
The valve 9 can either automatically d. H. work as a check valve or be controlled by a cam.
The mode of operation of the four-stroke explosion internal combustion engine described above is as follows: In FIG. 1, the piston 2 moves downward and sucks in gas mixture through the opened valves 6 and 9. In the phase shown in Fig. 2, the piston 2 is with the valve 9 closed and the inlet valve 6 still open at the beginning of the next upstroke.
On the piston path from the piston position shown in FIG. 2 to the position shown in FIG. 3, the piston 2 pushes part of the sucked gas mixture back into the auxiliary chamber 10 with a correspondingly low pre-compression when the valve 9 is closed. The inlet valve 6 (Fig. 4) therefore also closes, and the mixture located above the piston is compressed. In the area of the top dead center of the piston (Fig. 5) the ignition and then the expansion (Fig. 6) takes place.
After completion of the exhaust stroke, a new cycle process begins, as described above.
As a part of the charge flows back into the auxiliary chamber 10 during the compression stroke (Fig. 3), the compression is shortened to distance A in Fig. 4, during which the expansion stroke runs over a significantly longer stroke distance ss (Fig. 6), so that the combustion gases have the opportunity to expand further or to expand to a lower pressure than normal. The lower limit of the expansion pressure can be influenced by appropriate selection of the time point for closing the inlet valve.