Viertakt-Verbrennungsmotor Die Erfindung betrifft. einen Viertakt- Verbrennungsmotor und soll insbesondere bei der im USA-Patent Nr. \'484009 beschriebenen Motorenart zur Anwendung gelangen.
Der Viertaktverbrennungsmotor nach die ser Erfindung ist ausgerüstet mit einem hin und her gehenden Kolben und einem Zylin der, bei dem zwischen Kolben und Zylinder kopf in der obern Totpunktlage des Kolbens ein scheibenförmiger Verbrennungsraum ge bildet wird, mit einem Lufteinlasskanal zum Zuführen der Luft in einer Richtung tangen- tial zu dem Verbrennungsraum, mit einem Tellereinlassventil, das in ganz angehobener Stellung mit dem Ventilsitz eine Öffnung be- g.renzt,
deren Querschnitt der kleinste ist, den ilie Ansaugluft zu passieren hat, mit einem Abschirmelement an einer Seite des Ventil tellers, wobei die Konstruktion solcher Art ist, dass sie einen Wirbel der Ansaugluft im Verbrennungsraum bewirkt, bei dem die äussern Teile je Umdrehung der Kurbelwelle mindestens fünfmal um die Zylinderachse kreisen, mit auf dem Umfang des Verbren nungsraumes angeordneten Brennstoffein- spritzmitteln,
mit Mitteln zum Einleiten des Einspritzvorganges für den Brennstoff 75 bis 30 vor der obern Totpunktlage im Kom pressionstakt des Kolbens, mit Mitteln zum Zünden, die auf dem Umfang des Verbren nungsraumes um einen Winkel von weniger als 90 gegenüber den Brennstoffeinspritz- mitteln versetzt angeordnet sind. Es wurde festgestellt, dass die Umfangsgeschwindigkeit des Wirbels von der Drehzahl des Motors ab hängt und dass sie etwa im gleichen Verhält nis wie die Motordrehzahl zunimmt.
Bei Mo tordrehzahlen bis zu 2400 U/min, entspre chend einer mittleren Kolbengeschwindigkeit bis zu 9,15 m/s, arbeiten die bisherigen Aus führungsformen von Motoren dieser Art hin sichtlich klopffreier Verbrennung zufrieden stellend und mit angemessenem Wirkungs grad. Bei dem Versuch, einen sehnellaufen- Motor mit obigen Merkmalen für wechselnde Belastung mit einer Obergrenze des normalen Betriebsdrehzahlbereiches, die einer mittleren Kolbengeschwindigkeit von mehr als 10 m/s entspricht, zu schaffen, trat infolge des ge ringen v olumetrischen Wirkungsgrades des Motors ein fühlbares Absinken der Maximal leistung ein.
Der Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Viertaktmotors der genannten Art, bei dem nicht nur die geforderte hohe Luftwirbelgesehwindigkeit er zeugt, sondern auch ein wesentlich verbesser ter volumetrischer Wirkungsgrad erzielt wird, um die Maximalleistung bei hohen, einer mitt leren Kolbengeschwindigkeit von mehr als 10 m/s entsprechenden Motordrehzahlen zu erhöhen.
Nach der vorliegenden Erfindung ist der Viertaktverbrennungsmotor dadurch gekenn zeichnet, dass der Lufteinlasskanal einen ge raden Teil aufweist, dem vor dem Einlass- v entil ein allmählich gebogener Teil folgt, der die Luft dem Einlassventil mit einer Abwärts- neigung gegenüber dem geraden Teil von weniger als 45 zuführt,
wobei der Querschnitt des Lufteinlasskanals sieh in Richtung des Luftstromes allmählich von einem kreisrun den Querschnitt im geraden Teil des Kanals zu einem angenähert ovalen Querschnitt vor dem Einlassv entil verändert, wobei die Haupt achse des ovalen Querschnittes in einer Ebene senkrecht zur Achse des Zylinders liegt und das Abschirmelement in dem stromaufwärts liegenden Halbkreisbogen des Einlassv entiltel- lers liegt, und dass das Absehirmelement eine Höhe besitzt, die den grössten Ventillab nicht überschreitet.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes ist. in den beigefügten Zeichnun gen veranschaulicht. Es zeigen: Fig.1 einen Teil eines Motorenzylinders in einem vertikalen Querschnitt nach der Linie 1-1 der Fig.2 und gewisse Zubehörteile in Ansicht,
Fig. 2 einen Horizontalschnitt in der Ebene der Linie 2-2 der Fig.1. Fig. 3 einen Horizontalschnitt nach der Linie 3-3 der Fig.4. Fig.4 einen Vertikalschnitt in der Ebene der Linie 4-1 der Fig. 3 und Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig.4.
In Fig.1 und 2 ist der Motorzylinder mit 10 angedeutet und mit Kühlmantel 11, Kol ben 12 und einer zu der (nicht dargestellten) üblichen Kurbelwelle führenden Pleuelstange 13 versehen. In dem Zylinderkopf ist ein Lufteinlasskanal 15 ausgebildet, der durch ein Einlassv entil 17 gesteuert wird, das mit einem sich über 180 erstreckenden Abschirm- element 17 versehen ist, dessen Enden auf einem gleichen Radius des Verbrennungsrau- mes 18 liegen.
Der Zylinderkopf besitzt auch einen nicht dargestellten Auspiüikanal, der durch ein Auspufftellerventil 7 9 gesteuert wird.
In einer geeigneten Ausnehmung des Zy linderkopfes ist eine Bremistoffeinspritzdüse 20 montiert, die einen Kopf 21 aufweist, der so gerichtet ist, da.ss er in der durch den Pfeil 23 angedeuteten Richtung des Luftwir bels einen Sprühkegel 22 in den Verbren nungsraum 7.8 abgibt.
In einer zweiten geeig neten Ausnehmung ist eine Zündkerze 24 montiert, deren lClektroden 25 im Bereich der Mantelfläelie des Verbrennungsraumes, um weniger als 90 gegenüber dem Düsenkopf 21 versetzt, dicht am Rand des Brennstoffkegels 22 angeordnet sind.
Die Anordnung ist. der art getroffen, dass der versprühte Brennstoff die Elektroden 25 nicht benetzt, letztere je doch von dem brennbaren Brennstoff-Luft- Gemiseh beaufsehlagt werden, das aus der zuerst. eingespritzten Brennstoffteilmenge durch die Wirbelluft abgelenkt wird. Die Zündkerze 24 ist durch eine Zuleitung 26 in einen üblichen Zündstromkreis eingeschaltet.
Die Brennstoffeinspritzdüse 20 steht. über die ein Rüekschlagventil 29 enthaltende Brenn stoffzuleitung 28 mit einer Brennstoffpumpe 30 üblicher Art in Verbindung, die einen Kolben 31 aufweist, der durch eine Nocke 32 der mit halber 11-Iotordrehzahl laufenden Nok- kenwelle <B>33</B> angetrieben wird.
Es versteht sich, dass die Brennstoffpumpe flüssigen Brennstoff durch die Brennstoffleitung 35 aus dem Brennstoffbehälter 34 saut und diesen Brennstoff mit einem Druck von etwa 35-210 kg/em2 durch die Leitung 28 der mit dem nicht gezeigten Zapfenventil üblicher Art versehenen Einspritzdüse 20 zuführt. Die Brennstoffpumpe ist von üblicher Bauart und derart konstruiert, dass der Zeitpunkt und die Dauer der Brennstoffeinspritzung der Be lastung des 'Motors entsprechend gesteuert wird.
Die Fig.3 bis 5 stellen insbesondere die Konstruktion einer bevorzugten Ausführungs form eines Lufteinlasskanals 15 und Einlass- ventils 16 des hier zu beschreibenden 'Motors dar. An dem Eintrittsende des Einlasskanals, das kreisförmigen Querschnitt aufweist, ist ein Flansch 37 vorgesehen, um den Ansehluss an einem mit einem Luftfilter versehenes An saugrohr in üblicher Weise zu ermöglichen.
Der Einlasskanal behält seinen kreisförmi--en Querschnitt von dem Flansch 37 bis zur Linie 38 bei. Von dort an tritt eine allmähliche @lnderung des Querschnittes ein, da die untere Wandfläche 39 etwas ansteigt. (Fig.4) und etwas später die beiden Seitenwände 40 und 41 nach auswärts gewölbt.
sind (Fig.3). Es ergibt sieh daher in diesem Bereich vor dem Einlassventil 16 ein annähernd ovaler Quer schnitt, bei dem die Hauptachse in einer Ebene senkrecht. zur ZS-linderachse liegt. Die obere Wandfläelie des Einlasskanals ist\ bei 4\? abwärts gekrümmt und geht in einen geneig ten Teil 43 über. An dieser Stelle hat. die obere Wandung einen Ansatz 45, in dem die Führung 46 für die Spindel. 47 des Ventils 16 eingesetzt ist. Jenseits des Ansatzes 45 ist die obere Wandung bei 48 abwärts gekrümmt.
Die -untere Wandung des Einlasskanals weist anschliessend an die ansteigende Fläche 39 eine mit einer sehr sanften Kurve absinkende Fläche 50, die an der der Wandung 48 gegen überliegenden Seite des Ventilsitzes endet, auf der auch das Absehirmelement 17 des Ventils angeordnet ist. Jenseits der sich auswärts er weiternden Teile 40 und 41 sind die Seiten wände des Kanals bei 52 und 53 sanft ein wärts gekrümmt und ergeben in einem zur Strömungsrichtung rechtwinkligen Schnitt (Fig. 5) unmittelbar oberhalb des Ventilsitzes annähernd ovalen Querschnitt, mit Ausnahme der Stelle, an welcher der Ansatz 45 mit der Ventilführung vorgesehen ist.
Beim Schnitt 5-5 (Fig.4) ist die Strömungsrichtung um einen Winkel von weniger als 45 gegenüber der Achse des geradlinigen Teils nach ab wärts geneigt.
Insgesamt ergibt sieh, da.ss die durch den Einlasskanal strömende Luft ihre Richtung nur allmählich ändert und die sie behindern den oder ablenkenden Teile auf ein Minimum reduziert sind. Damit ist während des Saug hubes des Kolbens 12 eine Strömung der an gesaugten Luft durch die halbringförmige Ventilöffnung in Richtung der Pfeile 55 (Fig. 1.) gesichert. Aus Fig. 1 geht hervor, dass das Abschirmelement 1.7 auf der dem Luft einlasskanal 15 zugewendeten Seite des Ven tils vorgesehen ist.
Dieses Absehirmelement 1.7 besitzt eine Höhe h, die nicht grösser ist als der grösste Ventilhub, und bei Öffnung des Ventils im vollen Ausmass des Ventilhubes schliesst der obere Rand 56 des Abschirm- elementes im wesentlichen mit der gekrümm ten Fläche 50 des Ventilsitzes bündig ab oder befindet sich nur wenig darunter. Dadurch wird eine Störung des Luftstromes durch das Abschirmelement, wenn das Ventil ganz offen ist, vermieden, da das Absehirmelement dann nicht in den Luftstrom hineinragt.
Infolge der Abdeckung von l80 des Kanals durch das Absehirmelement 17 wird die Luft, durch den sich über 180 erstreckenden, an der zum Ab- sehirmelement entgegengesetzten Seite gelege nen Ventildurchlass geleitet und tritt mit einer Abwärtsneigung von weniger als 45 in den Verbrennungsraum ein.
Es sei bemerkt, dass das hängende Einlass- ventil 16 und das Auspuffventil 19 über Kipp- hebel und Stössel von Nocken einer Nocken welle. üblicher Art angetrieben werden, die in der üblichen Weise mit der halben Motor drehzahl läuft.
Es zeigt sieh, da.ss ausser dem Durch messer der Zylinderbohrtmg und dem Hub des Motors, die im allgemeinen entsprechend dem beabsichtigten Typ und dem beabsich tigten Zweck festgelegt werden, der Durch messer des Einlassventils für die Erfüllung der hier beschriebenen Aufgaben von gro sser Bedeutung ist. Allgemein kann fest gestellt werden, dass der Durchmesser des Einlassventils, wie in Fig.2 dargestellt, ver hältnismässig gross und der Aussenrand des Ventiltellers der Mantelfläche des Zylinders eng benachbart ist.
Ausserdem liegt die Mitte des Einlassventils auf einem Radius von 0,4 bis 0,6 des Zylinderradius von der Zylinderachse entfernt. Da zwischen Ventil und Zylinderwand etwas Spiel vorhanden sein muss, hat der mit dein Einlassventil konzentrische, zur Zylinderwand tangentiale Kreis etwa das 1,05faehe des Ventildurchmes- sers bei einem flüssigkeitsgekühlten Motor, der keinen Ventilsitzring erfordert, und das 1,1.Ofaclle des Ventildurchmessers für einen Motor mit Ventilsitzring.
Bei vorstehenden Ausführungsformen ist es wichtig, dass der kleinste Querschnitt, der die den Einlasskanal durchströmende Luft zu passieren hat, sieh am Ventilsitz befindet, und zwar an dem halbringförmigen Durchlass, der bei Maximalhub des Ventils nicht durch das Abschirmelement 17 abgedeckt ist. Daher hat der halbringförmige Durchlass die Wirkung einer Düsenöffnung, die die Luft in den Ver- brennungsrauiu 18 in einer Weise lenkt, dass in Richtung des Pfeils 23 in der Verbren nungskammer ein Luftwirbel entsteht.
Die Umfangsgeschwindigkeit dieses W'4 irbels wird durch -Messungen nach dem folgenden Ver fahren ermittelt.
In einen mit Fenster versehenen Motor zylinder wird ein feiner Strahl von Brenn stoff eingespritzt, um eine kleine \Volke brennbarer Mischung zu bilden, die im Wil- bel durch den Verbrennungsraum geführt wird, und die Zündkerze wird gleichzeitig weiter in den Zylinder geschoben oder weiter zurückgezogen. Wenn bei solch kleiner Wolke brennbarer Mischung der Funke zu früh oder zu spät, erfolgt, so zeigt der Motor eine Fehl zündung, und im Fenster des Zylinders wird keine Verbrennung sichtbar.
Auf solche Weise kann also durch Verschieben der Zündkerze, bis die Verbrennung erfolgt, die für die Be wegung im Wirbel vom Einspritzpunkt zur Zündkerze verlaufende Zeit festgestellt und dann die Umfangsgeschwindigkeit des Wir bels in erster Annäherung berechnet werden.
In einem weiteren Versuch wird der klei nen Wolke brennbarer lIisehung ermöglicht, sich im Wirbel ganz durch den Verbrennungs raum und zurück zur Zündkerze zu bewegen, bevor die Wolke gezündet. wird. Wiederum wird die dazu notwendige Zeit bestimmt, wor aus sich ein genauerer Wert für die U m fangsgesehwindigkeit ermitteln lässt.
Bei dem hier beschriebenen Klotor ist die Umfangsgeschwindigkeit des Wirbels in der obern Totpunktlage des Kolbens derart, dass je Umdrehung der. Kurbelwelle die äussei-3i Wirbelteile mindestens fünfmal uni die Zylin- derachse kreisen.
Fig. 1 zeigt den Kolben 1'3 im wesent lichen am Tiefpunkt seines Saughubes, wäll- rend die Luft noch durch das offene Einlass- ventil strömt.
Im ersten Teil des Verdich- tungshubes wird das Einlassventil geschlossen lind die Wirbelluft in den scheibenförmigen Verbrennungsraum 1_s' verdichtet, während die rasche Wirbelung der Luft im wesent- liehen unvermindert aufrechterhalten wird.
Etwa 75-30 vor dem obern Totpunkt des Kolbens beim Verdichtungshub be-iinit die Brennstoffeinspritzung aus der Düse 20 (Fig. 2) in der Richtung des Luftwirbels.
Der Strahlkegel \?2 dringt in eine örtliche Teil menge der zusaminen-epressten Luft ein, die bei dem Ventil vorbeibewegt wird, und ist so angeordnet, dass er gegen die lIantelfläelie eine stärker konzentrierte Brennstoffmeiloe richtet als gegen die -.NIittel.linie, so dass ent lang eines Radius des Zylinders ein Luft Brennstoffgemiseh von annähernd einheit licher Zusammensetzung erhalten wird.
Nach einer Kurbeldrehung von etwa. 5-15 naeli dem Beginn des Einspritzens, im wesentlichen sobald sieh aus der ersten Teilmenge des eingespritzten Brennstoffes ein brennbares Brennstoff-Luft-Gemiseh gebildet und nach Durchwandern der kurzen Entfernung von weniger als 90 , allgemein etwa 30-60 von der Einspritzstelle, \die Elektrode ?5 beauf- selilagt hat, wird das Gemiseli entzündet, so dass die bei 60 (Fig. \?) angedeutete Flam menfront entsteht,
die sich im allgemeinen radial durch den Verbrennungsraum er streckt. Die Flammenfront wandert relativ in der der Wirbelluft ent-egengesetzten Rich tung; ihr Fortschreiten zur Einspritzdüse wird jedoch durch die wirbelnde Luft und durch das zunehmend luftreicher werdende, ihre Geschwindigkeit verzögernde Gemisch be hindert. Somit bleibt die Flammenfront 60 relativ ztt Zylinderwand, Zündkerze und Brennstoffdüse im wesentlichen unbeweglich.
Bei jedem Arbeitsspiel erfolgt die Ein spritzung in einer auf die Umfangsgesehwin- digkeit des Luftwirbels abgestimmten Menge und in die an der Düse vorbeiströmende Wir belluft, um immer neue Teilmengen eines brennbaren Brennstoff-Luft-Gemisehes unmit telbar vor der gebildeten Flammenfront 60 2.11 erzeugen.
Die Einspritzung dauert in Je dem Arbeitszyklus so lange, als für die Erzeu- gung des erforderlichen @Drehniomentes not wendig ist und bei voller Belastung etwa wäli- rend der Zeit eines vollen Durehlaufes der Luft durch den Wirbelweg-.
Der vorliegende Motor ist im allgemeinen für ein Verdichtungsverhältnis zwischen ä :1 und 1'2:1, vorzugsweise etwa. 10:1 kon struiert. Während des Saughubes wird die Luft dureli den Einlasskanal 15 eingezogen, wobei die beschriebene Form des Ansaugkanals es ermöglicht, dass die Luft nur mit geringer Abwärtsneigung gegen die halbringförmige Öffnung gelenkt wird, die durch das Ventil dargeboten wird.
Ausserdem ermöglicht es diese Konstruktion, in der die untere Wan- dung des Einlasskanals im wesentlichen längs der Horizontalebene des Ventilsitzes verläuft, dass die Luft in den Verbrennungsraum mit relativ geringer Abwärtsneigung eingeführt wird. Aus Fig.5 geht hervor, dass durch die Verbreiterung des Lufteinlasskanals auf ein- t ander gegenüberliegenden Seiten des Ventil stutzens 54 sanft gekrümmte Kanäle 63 aus gebildet werden, so dass eine -leiehmässige Luftströmung unter Vermeidung von Wirbeln erzielt wird.
Diese Faktoren tragen zu einer hohen Umfangsgeschwindigkeit des Wirbels in Verbindung mit g-lttem volumetrisehem Wir- hung:5-rad bei hohen Motordrehzahlen bei. Es wurde angegeben, dass die Fremdzün- cIun(V vorzugsweise durch Funkenziinduri- be wirkt wird. Es sei jedoch bemerkt, dass auch andere Alten der Fremdzündung angewendet werden können, z. B.
Zündung mittels Glüh- herze oder Glühdraht, unter Verwendung einer aussen gelegenen Quelle. An Stelle der elektrischen Zünclung können auch andere Arten der li'remdzündung angewandt werden, z. B. chemische oder katalytische Zündung.
Four-stroke internal combustion engine The invention relates to. a four-stroke internal combustion engine and is particularly intended to be used in the type of engine described in U.S. Patent No. 484009.
The four-stroke internal combustion engine according to this invention is equipped with a reciprocating piston and a cylinder in which a disc-shaped combustion chamber is formed between the piston and cylinder head in the top dead center position of the piston, with an air inlet duct for supplying the air in one direction tangential to the combustion chamber, with a poppet inlet valve which, in the fully raised position, delimits an opening with the valve seat,
whose cross-section is the smallest that the intake air has to pass, with a shielding element on one side of the valve disk, the construction being such that it causes a vortex of the intake air in the combustion chamber, in which the outer parts per revolution of the crankshaft at least circling five times around the cylinder axis with fuel injectors arranged on the circumference of the combustion chamber,
with means for initiating the injection process for the fuel 75 to 30 before the top dead center position in the compression stroke of the piston, with means for ignition which are arranged on the circumference of the combustion chamber offset by an angle of less than 90 relative to the fuel injection means. It was found that the peripheral speed of the vortex depends on the speed of the engine and that it increases roughly in the same ratio as the engine speed.
At engine speeds of up to 2400 rpm, corresponding to an average piston speed of up to 9.15 m / s, the previous embodiments of engines of this type work with respect to knock-free combustion satisfactorily and with reasonable efficiency Sehnellaufen- engine with the above characteristics for changing loads with an upper limit of the normal operating speed range, which corresponds to an average piston speed of more than 10 m / s, occurred due to the ge wrestling volumetric efficiency of the engine, a noticeable drop in the maximum power.
The purpose of the invention is to create an improved four-stroke engine of the type mentioned, in which not only the required high air vortex speed he testifies, but also a much better ter volumetric efficiency is achieved to the maximum performance at high, a middle piston speed of more than 10 m / s to increase the corresponding engine speeds.
According to the present invention, the four-stroke internal combustion engine is characterized in that the air intake passage has a straight part, which is followed in front of the intake valve by a gradually curved part, which the air to the intake valve with a downward slope compared to the straight part of less than 45 supplies,
The cross-section of the air inlet duct in the direction of the air flow gradually changes from a circular cross-section in the straight part of the duct to an approximately oval cross-section in front of the inlet valve, the main axis of the oval cross-section lying in a plane perpendicular to the axis of the cylinder and that Shielding element lies in the upstream semicircular arc of the inlet valve, and that the shielding element has a height which does not exceed the largest valve down.
An embodiment of the subject invention is. illustrated in the accompanying drawings. They show: FIG. 1 a part of an engine cylinder in a vertical cross section along the line 1-1 of FIG. 2 and certain accessories in a view,
FIG. 2 is a horizontal section in the plane of the line 2-2 of FIG. FIG. 3 is a horizontal section along the line 3-3 of FIG. 4 shows a vertical section in the plane of the line 4-1 of FIG. 3 and FIG. 5 shows a section along the line 5-5 of FIG.
In Fig.1 and 2, the engine cylinder is indicated with 10 and provided with cooling jacket 11, Kol ben 12 and a connecting rod 13 leading to the (not shown) conventional crankshaft. An air inlet duct 15 is formed in the cylinder head, which is controlled by an inlet valve 17 which is provided with a shielding element 17 which extends over 180 and whose ends lie on the same radius of the combustion chamber 18.
The cylinder head also has an exhaust channel, not shown, which is controlled by an exhaust poppet valve 79.
In a suitable recess of the cylinder head, a fuel injection nozzle 20 is mounted, which has a head 21 which is directed so that it emits a spray cone 22 into the combustion chamber 7.8 in the direction of the air vortex indicated by the arrow 23.
A spark plug 24 is mounted in a second suitable recess, the electrodes 25 of which are arranged close to the edge of the fuel cone 22 in the region of the outer surface of the combustion chamber, offset by less than 90 relative to the nozzle head 21.
The arrangement is. taken in such a way that the sprayed fuel does not wet the electrodes 25, but the latter are acted upon by the combustible fuel-air mixture that comes from the first. injected fuel portion is deflected by the fluidized air. The spark plug 24 is connected to a conventional ignition circuit by a lead 26.
The fuel injector 20 is stationary. Via the fuel supply line 28 containing a non-return valve 29, it is connected to a fuel pump 30 of the usual type, which has a piston 31 which is driven by a cam 32 of the camshaft 33 running at half the engine speed.
It goes without saying that the fuel pump sucks liquid fuel through the fuel line 35 from the fuel container 34 and feeds this fuel at a pressure of about 35-210 kg / cm2 through the line 28 to the injection nozzle 20 provided with the nozzle valve of the usual type, not shown. The fuel pump is of conventional design and constructed in such a way that the time and duration of the fuel injection is controlled according to the load on the engine.
3 to 5 particularly show the construction of a preferred embodiment of an air inlet duct 15 and inlet valve 16 of the engine to be described here. At the inlet end of the inlet duct, which has a circular cross-section, a flange 37 is provided around the connection to allow an intake pipe provided with an air filter in the usual way.
The inlet channel maintains its circular cross section from the flange 37 to the line 38. From there on there is a gradual change in the cross section, since the lower wall surface 39 rises somewhat. (Figure 4) and a little later the two side walls 40 and 41 curved outward.
are (Fig.3). It therefore results in this area in front of the inlet valve 16 an approximately oval cross-section in which the main axis is perpendicular in a plane. to the ZS linder axis. The upper wall surface of the inlet channel is \ at 4 \? curved downwards and goes into a part 43 inclined th. At this point it has. the upper wall has a projection 45 in which the guide 46 for the spindle. 47 of the valve 16 is inserted. Beyond the extension 45, the top wall is curved downward at 48.
The lower wall of the inlet channel adjoins the rising surface 39 with a surface 50 that descends with a very gentle curve and ends on the side of the valve seat opposite the wall 48, on which the shielding element 17 of the valve is also arranged. Beyond the outward he widening parts 40 and 41, the side walls of the channel at 52 and 53 are gently curved downwards and result in a section at right angles to the flow direction (Fig. 5) directly above the valve seat, approximately oval cross-section, with the exception of the point on which the projection 45 is provided with the valve guide.
At section 5-5 (Figure 4), the direction of flow is inclined downwards at an angle of less than 45 relative to the axis of the straight part.
Overall, the result is that the air flowing through the inlet duct changes its direction only gradually and the parts that obstruct or deflect are reduced to a minimum. Thus, during the suction stroke of the piston 12, a flow of the sucked air through the semi-annular valve opening in the direction of arrows 55 (Fig. 1) is secured. From Fig. 1 it can be seen that the shielding element 1.7 is provided on the side of the valve facing the air inlet channel 15.
This shield element 1.7 has a height h which is not greater than the largest valve lift, and when the valve is opened to the full extent of the valve lift, the upper edge 56 of the shield element closes or is essentially flush with the curved surface 50 of the valve seat only a little below. This prevents the air flow from being disturbed by the shielding element when the valve is completely open, since the shielding element then does not protrude into the air flow.
As a result of the passage 180 being covered by the screen element 17, the air is guided through the valve passage extending over 180, on the side opposite the screen element and enters the combustion chamber with a downward slope of less than 45 °.
It should be noted that the hanging inlet valve 16 and the exhaust valve 19 are connected to cams of a camshaft via rocker arms and tappets. the usual type are driven, which runs in the usual way at half the engine speed.
It shows that in addition to the diameter of the cylinder bore and the stroke of the engine, which are generally determined according to the intended type and purpose, the diameter of the intake valve is of great importance for the fulfillment of the tasks described here is. In general, it can be stated that the diameter of the inlet valve, as shown in FIG. 2, is relatively large and the outer edge of the valve disk is closely adjacent to the outer surface of the cylinder.
In addition, the center of the intake valve lies on a radius of 0.4 to 0.6 of the cylinder radius from the cylinder axis. Since there must be some play between the valve and the cylinder wall, the circle that is concentric with the inlet valve and tangential to the cylinder wall is about 1.05 times the valve diameter in a liquid-cooled engine that does not require a valve seat insert, and 1.1 times the valve diameter for an engine with a valve seat insert.
In the above embodiments, it is important that the smallest cross section that the air flowing through the inlet channel has to pass is located on the valve seat, specifically on the semicircular passage which is not covered by the shielding element 17 when the valve is at its maximum stroke. The semi-annular passage therefore has the effect of a nozzle opening which directs the air into the combustion chamber 18 in such a way that an air vortex is created in the combustion chamber in the direction of the arrow 23.
The circumferential speed of this spiral is determined by measurements according to the following procedure.
A fine stream of fuel is injected into a windowed engine cylinder to form a small colony of combustible mixture, which is swirled through the combustion chamber, and the spark plug is pushed further into the cylinder or withdrawn at the same time . If the spark occurs too early or too late with such a small cloud of flammable mixture, the engine shows a misfire and no combustion is visible in the cylinder window.
In such a way, by moving the spark plug until the combustion takes place, the time running in the vortex from the injection point to the spark plug can be determined and then the peripheral speed of the vortex can be calculated as a first approximation.
In a further experiment, the small cloud of combustible liquid is allowed to move in the vortex all the way through the combustion chamber and back to the spark plug before the cloud ignites. becomes. The time required for this is again determined, from which a more precise value for the peripheral speed can be determined.
In the Klotor described here, the circumferential speed of the vortex in the top dead center position of the piston is such that per revolution of the. Crankshaft the outer swivel parts circle at least five times on the cylinder axis.
1 shows the piston 1'3 essentially at the lowest point of its intake stroke, while the air is still flowing through the open inlet valve.
In the first part of the compression stroke, the inlet valve is closed and the vortex air is compressed in the disc-shaped combustion chamber 1_s', while the rapid vortexing of the air is maintained essentially undiminished.
About 75-30 before the top dead center of the piston during the compression stroke, the fuel injection from the nozzle 20 (FIG. 2) begins in the direction of the air vortex.
The jet cone \? 2 penetrates a local part of the compressed air that is moved past the valve, and is arranged in such a way that it directs a more concentrated fuel mileage against the outer surface than against the middle line, see above that along a radius of the cylinder an air / fuel mixture of approximately uniform composition is obtained.
After turning the crank for about. 5-15 near the start of injection, essentially as soon as a combustible fuel-air mixture has been formed from the first partial quantity of the injected fuel and after walking the short distance of less than 90, generally around 30-60 from the injection point Electrode? 5, the Gemiseli is ignited so that the flame front indicated at 60 (Fig. \?) Arises,
which generally extends radially through the combustion chamber. The flame front moves relatively in the opposite direction to the vortex air; however, their progress to the injection nozzle is prevented by the swirling air and by the increasingly air-rich mixture that slows down their speed. Thus, the flame front 60 remains essentially immobile relative to the cylinder wall, spark plug and fuel nozzle.
In each work cycle, the injection takes place in an amount matched to the circumferential speed of the air vortex and into the hot air flowing past the nozzle in order to generate new subsets of a combustible fuel-air mixture directly in front of the flame front.
The injection lasts in each working cycle as long as is necessary to generate the required torque and at full load for about the time of a full passage of the air through the vortex path.
The present engine is generally designed for a compression ratio between ä: 1 and 1'2: 1, preferably about. 10: 1 designed. During the suction stroke, the air is drawn in through the inlet duct 15, the described shape of the suction duct making it possible for the air to be directed only with a slight downward inclination towards the semi-annular opening that is presented by the valve.
In addition, this construction, in which the lower wall of the inlet channel runs essentially along the horizontal plane of the valve seat, enables the air to be introduced into the combustion chamber with a relatively slight downward slope. From FIG. 5 it can be seen that the widening of the air inlet channel on mutually opposite sides of the valve stub 54 forms gently curved channels 63, so that an air flow like that of the air is achieved while avoiding eddies.
These factors contribute to a high circumferential speed of the vortex in connection with the g-lttem volumetric curve: 5-rad at high engine speeds. It was stated that the spark ignition (V is preferably effected by spark ignition. It should be noted, however, that other types of spark ignition can also be used, e.g.
Ignition by means of a glow heart or glow wire, using an external source. Instead of electrical ignition, other types of external ignition can also be used, e.g. B. chemical or catalytic ignition.