Brennkraftmaschine Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf .eine Viertakt-Brennkraftmaschine mit im Zylinderkopf koaxial im äusseren Einlassventil angeordnetem in nerem Auslassventil mit Spülluftzufuhr.
Sie besteht darin, dass die Steu.,crung dieser Ventile für den Spül- und Ladevorgang der Maschine so ausgebildet ist, dass ausser dem Verdichtungsraum im Zylinder auch mindestens der Raum zwischen dem Auslass- und Einlassventil hinter der Abschlussstelle im Einlass- ventil während des Spülvorganges von den Abgasen entleert und gespült wird.
Dies geschieht zu dem Zweck, dass die beiden Ventile, welche während des Ausströmens der Abgase durch die letzteren erwärmt werden, während der Spülperiode wieder gekühlt werden und der Raum zwischen diesen Ventilen vom Abschluss des Auslassventils an bis zu Beginn des folgenden Auslassvorganges mit ver hältnismässig kalter Luft gefüllt bleiben. Dies letz tere bewirkt eine weitere Kühlung dieser Ventile, besonders, weil die Abschlussperiode des Auslassventils verhältnismässig lange dauert, und verhindert auch den Eintritt von heissen, unter Umständen unter Druck stehenden Abgasen in den Raum zwischen diesen Ventilen. Dies letztere erfolgt z. B. dann, wenn die Abgase unter Druck einer Turbine zugeführt werden.
Ferner kann die Steuerung des Ein- und Auslassventils so ausgebildet sein, dass ausser dem Verdichtungsraum im Brennkraftzylinder der ganze Raum zwischen den Ventilen und auch die die Gase aus diesem Raum abführende Leitung mindestens teilweise mit verhältnismässig kalter Luft gespült werden und die letzteren beiden Räume, soweit sie gespült sind, bis zum nächsten Auslassvorgang mit verhältnismässig kalter Luft gefüllt bleiben. Dadurch werden die beiden Ventile, weil mehr Spülluit durch den Raum zwischen denselben durchströmt, während des Spülvorganges noch besser gekühlt.
Diese Kühlung hält auch noch nach Abschluss des Spülvorganges an und ein Eindringen von heissen Abgasen aus einer unter Druck stehenden Abgas leitung in den Raum zwischen den beiden Ventilen und nach denselben wird noch verhindert. Dies besonders, wenn vor einer Abgasturbine mit Druck stössen gearbeitet wird. Der Raum zwischen dem Einlass- und Auslassventil kann ferner derart ge formt, bzw. mit Leitflächen ausgerüstet sein, dass während des Spülvorganges eine darin sich dre hende Bewegung der eintretenden Spülluft entsteht, wodurch die Kühlung des Ein- und Auslaiiventils durch die auf längerem Weg schraubenartig durch gehende Spülluft verstärkt wird.
Ausser im Raum zwischen Ein- und Auslassventil kann auch vor dem Eintritt zum Einlassventil eine, eine Drehbewegung der Spül- und eventuell auch der Ladeluft erzeu gende Vorrichtung angeordnet sein, die mindestens beim Eintritt der Spülluft ins Einlassventil über den Brennraum und mindestens auch im Raum zwi schen Ein- und Auslassventil eine im gleichen Sinn drehende Bewegung der durchgehenden. Spül luft erzeugt, derart, dass das Einlassventil aussen und innen und das Auslassventil aussen auf einem lan gen schraubenförmigen Weg gekühlt wird.
Der Spül luft wird dabei vorteilhafterweise eine solch hohe Drehgeschwindigkeit .erteilt, dass dieselbe z. B. mehr mals während der Spülperiode im Raum vor und zwischen den beiden Ventilen kreist. Dadurch wird die Kühlwirkung auf die beiden Ventile noch wei ter verlängert und noch mehr verstärkt.
Die an den Raum zwischen Ein- und Auslass- ventil nach aussen anschliessende Auslassleitung kann in bezug auf die Auslassventilachse so exzentrisch angeordnet sein, dass dadurch im Raum zwischen dem Ein- und Auslassventil eine Drehbewegung der durchtretenden Spülluft um die Ventilachse entsteht, bzw. unterstützt wird. Zwischen dem Raum und der von dort nach aussen führenden Auslass- leitung kann auch ein spiralförmig geformter über gangsraum angeordnet sein.
Eine solche Anordnung wird die Spül- und Kühlwirkung im Raum zwischen den beiden Ventilen und auf die beiden Ventile, bzw. nach denselben noch unterstützen.
Es können auch Anbauten, z. B. innen im Ein- lassventilkörp.er oder aussen an der Ausiassventil- spindel vorgesehen werden, um dadurch eine Ver grösserung der Kühlflächen für die Spülluft, bzw. eine Drehbewegung für diese während der Spül periode im Raum zwischen den beiden Ventilen zu erzielen.
Die Rippen zwischen den Durchtrittsöffnungen für die Abgase und die Spülluft im Einlassventil- körper, welche die Gase nach aussen führen, kön nen auch so geformt bzw. gerichtet sein, dass sie eine Drehbewegung um die Ventilachse bei diesem Durchtritt erzeugen bzw. unterstützen.
Es ist beim Erfindungsgegenstand, der mit Spü lung arbeiten muss, gleichgültig, auf welche Weise diese Spülluft zur Maschine gefördert wird. Dies kann durch eine von der Maschine selbst oder anderweitig angetriebene Pumpe oder Gebläse, oder durch ein durch die Abgase der Maschine ange triebenes Abgasturbogebläse geschehen.
In den beiliegenden Zeichnungen sind durch die Fig. 1 bis 9 beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Die Fig. 1 bis 3 stellen ein erstes AusfÜhrungs- beispiel dar und die Fig. 4 ein zweites.
Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen ein drittes Ausfüh rungsbeispiel, und die Fig. 8 und 9 zeigen, wie auf eiwas andere Weise die gleiche Wirkung erzielt werden kann, wie nach .einer Ausführung nach den Fig. 5 bis 7.
Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Zahlen und besondere Vorgänge in den Maschinen mit grossen Buchstaben bezeichnet.
In Fig. 1, welche einen Vertikalschnitt durch einen Zylinder einer Brennkraftmaschine darstellt, ist 1 der Zylinderblock, 1' die Zylinderbüchse, 2 die Kurbelwelle, 3 die Pleuelstange, 4 der Kolben und 6 der Zylinderkopf. In letzterem ist das Einlass- ventil 7 und das hierzu konzentrische und darin bewegte Auslassventil 8 angeordnet.
Das Einlass- ventil 7 wird durch seinen auf der Steuerwelle 5 sitzenden Steuernocken 9 mittels der Stange 10, des Hebels 11, des Federtellers 12 geöffnet und durch die Spiralfeder 13 im geeigneten Zeitpunkt wieder geschlossen. Das Auslassventil 8 hingegen wird durch den auf der Steuerwelle 5 sitzenden Nocken 14, das Gestänge 15, den Hebel 16 ge öffnet und durch die doppelseitige Haarnadelfeder 17, unter Vermittlung des Gabelhebels 18, geschlos sen.
Die Maschine ist ferner mit einem von einer Abgasturbine 19 angetriebenen Lader 20 ausge rüstet, welcher durch die Leitung 21 und das Ge häuse 26 Spül- und Ladeluft zum Einlassventil 7 führt. Die Abgase der Maschine gelangen hei öff- nung des Auslassventils 8 in den Abgaskanal 22 und von dort in den Eintritt 24 der Abgasturbine 19. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, hat die Abgasturbine zwei Eintritte 23 und 24.
Durch dieselben puffen je eine Anzahl Zylinder der betreffenden Brenn- kraftmaschine getrennt in die Abgasturbine 19 so aus, dass die Auspuffvorgänge in den einzelnen Zylindern - wie durch die Büchi-Abgasturboauf- ladung bekannt geworden - die Spülvorgänge in den anderen Zylindern nicht stören. Dies ist beson ders bei mit Druckstössen arbeitenden Abgastur binen von Vorteil. Die Gase verlassen die Al-gas- turbine 19 durch die Leitung 25. Die Spülperiode bei dieser Maschine beginnt bei annähernd 50 vor dem oberen Totpunkt (OTP) und endet eben falls etwa 50 nach demselben.
Das letztere geht aus Fig. 1 durch die geschlossene Stellung des Aus lassventils 8 auf dem noch geöffneten Einlassventil 7 hervor. Man erkennt dies aus der Form des Ein- lassnockens 9, des Auslassnockens 14 und der ent sprechenden Stellung der Kurbelwelle 2 und der Steuerwelle 5.
Die Steuervorrichtung mit den Steuernocken der Maschine ist so ausgebildet und der Turbolader 19, 20 in seinen Lader- und Turbinenteilen so bemes sen und ausgeführt, dass der vom Lader 20 erzeugte Spüldruck gegenüber dem vor der Abgasturbine 19 dann jeweils herrschenden Abgasgegendruck wenig stens zeitweise so gross ist, dass während der Spül perioden eines Brennkraftzylinders nach Abschluss der Auslassventile mindestens der Raum A zwischen dem Einlass- und dem Auslassventil mit relativ kal ter Spülluft gespült ist und mit dieser bis zur näch sten Öffnung des Auslassventils gefüllt bleibt.
Die Füllung dieses Raumes zwischen den beiden Ventilen 7 und 8 mit Spülluft wird durch die Punktierung des Raumes A in Fig. 1 angeordnet.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Zylipder- kopf 6 entsprechend der Linie II-II von Fia. 1, und Fig. 3 einen Schnitt durch den gleichen Teil 6 entsprechend dem Linienzug 111-11I.
In Fig. 2 sieht man, wie die Spül- und Lade luft durch den Kanal 26 aus der Leitung 21 in den Zylinderkopf 6 einströmt. Die Fortsetzung 26' des Kanals 26 umschliesst das Einlassventil 7 spiraiförmi"y, so dass die eintretende Spül- und Ladeluft eine Drehbewegung um das Einlassventil 7 ausführt, wie dies durch die Pfeile 27 angedeutet ist.
Da ent sprechend Fig. 1 und wie ebenfalls in Fig. 3 dar gestellt ist, das Einlassventil 7 innen mit Rippen 28 und mit einer um die Auslassventilspindel 29 an geordneten Nabe 30 ausgebildet ist, strömen die Gase zwischen den beiden Ventilen längs der Ven tilrippen 28 in den Abgaskanal 22 ein. Dies wird durch die Pfeile 31, 32 in Fig. 3 angedeutet. Statt zwei Rippen 28, Nie gezeichnet, können natürlich auch mehr Rippen im Einlassventil 7 angeordnet sein. In den Fig. 2 und 3 sind, der Deutlichkeit hal ber, die Befestigungsschrauben des Zylinderkopfes 6 mit dem Zylinderblock 1 weggelassen.
Fig. 4 stellt ebenfalls einen Vertikalschnitt durch einen Zylinder einer Brennkraftmaschine gemäss Er findungsgegenstand dar. Für diese Maschine wurde aber als Beispiel eine längere Spülperiode ange nommen. Diese beginnt bei annähernd 600 vor OTP und endet bei ebenfalls annähernd 600 nach diesem Totpunkt. Ferner ist die Ausbildung des Ein- und Auslassventils 7 und 8 anders getroffen.
Das Einlass- ventil 7 hat in seinem oberen, für den Gasaustritt in den Kanal 22 und weiter zur Abgasturbine 19 vorgesehenen Teil eine Glockenform und der Raum in der Glocke zwischen dem Einlassventil 7 und dem Auslassventil 8 besitzt gar keine den Druck mitteldurchgang hindernden Einbauten, wie dies in Fig. 1 der Fall ist. Die Ventilspindel 29 des Aus lassventils 8 kann ganz frei durch den inneren. Raum der Glocke gehen.
Der Abgasturbolader 19, 20 ist in diesem Fall so ausgebildet, dass er mehr Spülluft in die Brennkraftmaschine liefert, als dies bei einer Ausführung nach Fig. 1 der Fall ist. Es wird eine solche Spülluftmenge durch den Lader 20 in den Zylinder gefördert, dass mindestens ausser dem Raum A zwischen dem Einlass- und dem Auslassventil auch noch der Raum B hinter diesen Ventilen von den Abgasen ausgespült und mit Spülluft gefüllt wird. Die Füllung dieser Räume<I>A</I> und<I>B</I> mit Spülluft am Ende der Spülperiode, also bei geschlossenem Aus lassventil 8, ist durch Punktierung dieser Räume an gedeutet.
Während des Durchströmens der Spülluft durch und um den Raum A herum werden mindestens die Innenwände des glockenförmigen Einlassventils 7 und seine Verbindungsrippen 33 mit seiner Ventil spindel 30, sowie das Auslassventil 8 und seine frei liegende Ventilspindel 29 wirksam gekühlt.
Diese Kühlung setzt sich nach Abschliessen des Auslass- ventils 8 auf dem Einlassventil 7 noch fort, weil dann mindestens im Raum A Spülluft während einer längeren Dauer, d. h. während des zusätzlichen Ein lasshubes, dem V rdichtungs-, dem Verbrennungs- und Expansionshub bis zum Beginn der nächst folgenden Auslassperiode eingeschlossen bleibt. Es wird also während mehr als 3!t der Zeitdauer einer vollen Arbeitsperiode gespült und gekühlt, bzw.
nur gekühlt und nur während rund 1-' dieser Periode die Ventile durch die Auspuffgase geheizt. Bei einer Ausführung nach Fig. 4 wird aber auch noch min destens der Kanalteil 22 hinter der Glocke des Ein lassventils 7 während der Spülperiode gespült und gekühlt, wie dies durch die Punktierung B ange deutet ist. Diese Spülluft verbleibt dann ebenfalls nach Abschluss des Auslassventils 8 im Kanalteil 22 und kühlt auch den Raum hinter dem Einlass- ventil 7, seinen Ventilschaft 30 und die Wände des Kanals 22.
Ist die Ausbildung der Aufladung der Brennkraftmaschine so getroffen, dass die Ab gasturbine 19 mit Druckstössen der aus dem Zylin- der in sie übertretenden Abgase arbeitet, so kann während der Druckstösse die Spülluft im Raum 22 z. B. bis auf die Linie C zusammengepresst werden. Dies soll aber vorteilhafterweise nur so weit ge schehen, dass das ganze Einlassventil mit seiner oben liegenden Führung auch während der Druckstösse noch von Spülluft umgeben ist.
Das Schliessen des Auslassventils 8 auf dem Einlassventil 7 erfolgt in diesem Fall etwas später, als im Fall der Fig. 1, damit die Spülperiode eine Verlängerung erfährt, weil ausser dem Raum<I>A</I> auch der Raum<I>B</I> gespült und nach Abschluss des Auslassventils 8 mit ver hältnismässig kalter Spülluft gefüllt bleiben soll.
In Fig. 5 ist ebenfalls, ähnlich wie in den Fig. 1 und 4, ein Vertikalschnitt durch einen Zylinder einer Brennkraftmaschine dargestellt und es sind darin die gleichen Teile wieder mit gleichen Zah len bezeichnet. Die Kurbel der Kurbelwelle 2 steht auf 300 nach OTP und die Stellungen des Einlass- ventils 7 und des Auslassventils 8 sind so darge stellt, wie sie sich während der Spülperiode er geben.
Als Einlassventil 7 ist wieder ein mit Glockenform versehenes vorgesehen, in welchem die Auslassventilspindel 29 erst im oben liegenden Ven tilschaft 30 des Einlassventils 7 geführt ist.
Fig. 6 zeigt einen Schnitt entsprechend dem Linienzug VI-VI von Fig. 5 durch den Zylinder abschluss 6, durch das Einlassventil 7 und die Ven tilspindel 29 des Auslassventils B. Die Spül- und Ladeluft tritt bei 26 in den Zylinderabschluss ein. Die Fortsetzung dieses Kanals 26' umschliesst das Einlassventil 7 spiralförmig, so dass eine Drehbe wegung der zum Einlassventil 7 durchtretenden Spül- und Ladeluft in Richtung der Pfeile 27 statt findet.
Fig. 7 zeigt einen Schnitt entsprechend dem Linienzug VII=VII von Fig. 5, d. h. durch den Auslasskanal 22 und den über der Glocke des eigent lichen Einlassventils 7 liegenden Gasaustrittsraum. Der Auslasskanal 22 ist hier exzentrisch zu der ge meinsamen Ventilachse angeordnet. Der Raum um den glockenförmigen Teil des Einlassventils 7 her um, durch welchen die zwischen beiden Ventilen durchtretenden Auspuffgase in den Auslasskana! 22 gelangen, ist spiralförmig ausgebildet, derart, dass darin eine Drehbewegung entsprechend der Pfeile 34 stattfindet.
Der Kanal 22 ist so angeordnet, dass dadurch und durch seine vorerst spiralförmige Aus bildung seines Sammelgehäuses eine zur Ventil achse in gleicher Richtung drehende Bewegung ent sprechend der Pfeilrichtung 34, wie bei der durch das Einlassventil 7 eintretenden Spül- und Ladeluft entsteht. Dadurch wird auch eine Drehbewegung im Raum zwischen dem Einlassventil 7 und dem Auslassventil 8 erzeugt, bzw. diese unterstützt, wo durch diese Teile vermehrt gekühlt werden.
Wenn als Wirbelgeschwindigkeit eine grosse, im Vergleich zur Geschwindigkeit in Richtung der Längsachse der Ventile, erzeugt wird, wird der Weg der Spülluft zwischen den beiden Ventilen erheblich verlängert, was eine noch bessere Kühlung dieser Teile be wirkt. Wie sich die Wirbel vor und nach dem Ein lassventil, sowie zwischen den beiden Ventilen aus wirken, wird durch die Pfeillinien 35, 36, 37 in Fig. 5 angedeutet. Selbstverständlich wirken sich diese Spülluftwirbel auch auf die Glocke des Einlass- ventils, ihre Stege 33, sowie auch auf seinen Ven tilschaft 30 und alle in der Nähe befindlichen, Ab gase führenden Kanalteile 22 usw. günstig aus.
Die Fig. 8 zeigt noch, als Variante, ein Einlass- ventil 7 und ein Auslassventil 8 in ihren Stellungen während der Spülperiode. Bei dieser Ausführung, die ebenfalls die Herstellung einer Wirbelbildung zwischen dem Einlass- und dem Auslassventil be zweckt, wird diese.durch den Einbau einer schrau benförmigen Führungsrippe 38 im Einlassventilkör- per 7 bewerkstelligt.
Fig. 9 zeigt eine andere Variante, d. h. nur das Auslassventil 8, an dessen Spindel 29 schrauben förmige Leitrippen 39 vorhanden sind. Diese Leit- rippen sollen die Kühlung des Ventilkörpers wäh rend 'der Spülperiode durch ihre grösseren Ober flächen verstärken.
Wenn sie wie gezeichnet, als schraubenförmige Leitrippen ausgebildet sind, wer den sie auch eine Drehbewegung der Spülluft um die Ventilspindel 29 bewirken. Dadurch wird auch der Kühlweg verlängert und die Kühlwirkung weiter verbessert. Durch solche Kühlrippen erfolgt auch während der lange andauernden Füllung des Rau mes zwischen den beiden Ventilen mit Spülluft eine stärkere Kühlung des Auslassventils 8 und seiner Spindel 29.
Internal combustion engine The present invention relates to a four-stroke internal combustion engine with an internal exhaust valve with scavenging air supply arranged coaxially in the cylinder head in the outer inlet valve.
It consists in the fact that the control of these valves for the rinsing and loading process of the machine is designed in such a way that, in addition to the compression space in the cylinder, at least the space between the outlet and inlet valve behind the termination point in the inlet valve during the flushing process is evacuated from the exhaust gases and flushed.
This is done for the purpose that the two valves, which are heated by the latter during the outflow of the exhaust gases, are cooled again during the flushing period and the space between these valves from the end of the exhaust valve to the beginning of the following exhaust process is relatively cold Stay filled with air. This latter causes a further cooling of these valves, especially because the closing period of the exhaust valve is relatively long, and also prevents the entry of hot, possibly pressurized exhaust gases into the space between these valves. The latter is done e.g. B. when the exhaust gases are fed to a turbine under pressure.
Furthermore, the control of the inlet and outlet valve can be designed in such a way that, in addition to the compression chamber in the internal combustion cylinder, the entire space between the valves and also the line discharging the gases from this space are at least partially flushed with relatively cold air and the latter two spaces, as far as they have been rinsed and remain filled with relatively cold air until the next discharge process. As a result, the two valves, because more Spülluit flows through the space between them, are even better cooled during the flushing process.
This cooling continues even after the flushing process is complete and the penetration of hot exhaust gases from a pressurized exhaust gas line into the space between the two valves and after the same is still prevented. This is especially true when working with pressure surges in front of an exhaust gas turbine. The space between the inlet and outlet valve can also be shaped in such a way or equipped with guide surfaces that a rotating movement of the incoming flushing air occurs during the flushing process, whereby the cooling of the inlet and outlet valve through the longer distance is helical is intensified by the purge air passing through.
Except in the space between the inlet and outlet valve, a rotary movement of the scavenging and possibly also the charge air generating device can also be arranged in front of the inlet to the inlet valve, which at least when the scavenging air enters the inlet valve via the combustion chamber and at least also in the space between between inlet and outlet valve a rotating movement of the continuous in the same sense. Purge air is generated in such a way that the inlet valve outside and inside and the outlet valve outside is cooled on a long helical path.
The purge air is advantageously .erteil such a high rotational speed that the same z. B. circles several times during the flushing period in the room before and between the two valves. As a result, the cooling effect on the two valves is extended and even more intensified.
The outlet line adjoining the space between the inlet and outlet valve to the outside can be arranged eccentrically with respect to the outlet valve axis so that a rotary movement of the purging air that passes through the valve axis arises or is supported in the space between the inlet and outlet valve . A spiral-shaped transition space can also be arranged between the space and the outlet line leading to the outside from there.
Such an arrangement will support the flushing and cooling effect in the space between the two valves and on the two valves, or after the same.
There can also be attachments such. B. be provided inside the inlet valve body or outside on the outlet valve spindle in order to enlarge the cooling surfaces for the scavenging air or to achieve a rotary movement for this during the scavenging period in the space between the two valves.
The ribs between the passage openings for the exhaust gases and the scavenging air in the inlet valve body, which lead the gases to the outside, can also be shaped or directed in such a way that they generate or support a rotary movement around the valve axis during this passage.
In the subject matter of the invention, which has to work with flushing, it does not matter in which way this flushing air is conveyed to the machine. This can be done by a pump or fan driven by the machine itself or otherwise, or by an exhaust gas turbo fan driven by the exhaust gases from the machine.
In the accompanying drawings, embodiments of the subject matter of the invention are shown, for example, by FIGS. 1 to 9.
1 to 3 show a first embodiment and FIG. 4 a second.
5, 6 and 7 show a third exemplary embodiment, and FIGS. 8 and 9 show how the same effect can be achieved in a slightly different way than according to an embodiment according to FIGS. 5 to 7.
The same parts are denoted in the figures with the same numbers and special processes in the machines with capital letters.
In Fig. 1, which shows a vertical section through a cylinder of an internal combustion engine, 1 is the cylinder block, 1 'is the cylinder liner, 2 is the crankshaft, 3 is the connecting rod, 4 is the piston and 6 is the cylinder head. In the latter, the inlet valve 7 and the outlet valve 8 which is concentric with it and moved therein are arranged.
The inlet valve 7 is opened by its control cam 9, which is seated on the control shaft 5, by means of the rod 10, the lever 11, the spring plate 12 and is closed again by the spiral spring 13 at the appropriate time. The outlet valve 8, however, is opened by the cam 14 seated on the control shaft 5, the linkage 15, the lever 16 and closed by the double-sided hairpin spring 17, mediated by the fork lever 18.
The machine is also equipped with a charger 20 driven by an exhaust gas turbine 19, which leads through the line 21 and the housing 26 flushing and charge air to the inlet valve 7. The exhaust gases from the machine pass through the outlet valve 8 into the exhaust gas duct 22 and from there into the inlet 24 of the exhaust gas turbine 19. As can be seen from FIG. 1, the exhaust gas turbine has two inlets 23 and 24.
A number of cylinders of the respective internal combustion engine are exhausted separately into the exhaust gas turbine 19 through these so that the exhaust processes in the individual cylinders - as has become known through the Büchi exhaust gas turbocharging - do not interfere with the scavenging processes in the other cylinders. This is particularly advantageous in exhaust gas turbines that operate with pressure surges. The gases leave the Al gas turbine 19 through line 25. The flushing period in this machine begins at approximately 50 before top dead center (TDC) and also ends approximately 50 after it.
The latter is evident from Fig. 1 by the closed position of the outlet valve 8 on the inlet valve 7 which is still open. This can be seen from the shape of the inlet cam 9, the outlet cam 14 and the corresponding position of the crankshaft 2 and the control shaft 5.
The control device with the control cams of the machine is designed and the turbocharger 19, 20 in its charger and turbine parts so dimensioned and designed that the scavenging pressure generated by the charger 20 compared to the exhaust gas back pressure then prevailing in front of the exhaust gas turbine 19 is at least temporarily as large is that during the purging periods of an internal combustion cylinder after completion of the exhaust valves at least the space A between the inlet and outlet valve is flushed with relatively cold scavenging air and remains filled with this until the next opening of the outlet valve.
The filling of this space between the two valves 7 and 8 with purge air is arranged by the puncturing of space A in FIG.
FIG. 2 shows a section through the cylinder head 6 along the line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 shows a section through the same part 6 according to the line 111-11I.
In Fig. 2 you can see how the scavenging and loading air flows through the channel 26 from the line 21 into the cylinder head 6. The continuation 26 ′ of the channel 26 surrounds the inlet valve 7 in a spiral shape so that the incoming scavenging and charge air executes a rotary movement around the inlet valve 7, as indicated by the arrows 27.
Since according to Fig. 1 and as is also shown in Fig. 3, the inlet valve 7 is formed inside with ribs 28 and with a hub 30 arranged around the outlet valve spindle 29, the gases flow between the two valves along the valve ribs 28 into the exhaust duct 22. This is indicated by the arrows 31, 32 in FIG. 3. Instead of two ribs 28, never shown, more ribs can of course also be arranged in the inlet valve 7. 2 and 3, for the sake of clarity, the fastening screws of the cylinder head 6 to the cylinder block 1 are omitted.
Fig. 4 likewise shows a vertical section through a cylinder of an internal combustion engine according to the invention. For this machine, however, a longer flushing period was assumed as an example. This starts at approximately 600 before TDC and also ends at approximately 600 after this dead center. Furthermore, the design of the inlet and outlet valves 7 and 8 is made differently.
The inlet valve 7 has a bell shape in its upper part provided for the gas outlet into the channel 22 and further to the exhaust gas turbine 19 and the space in the bell between the inlet valve 7 and the outlet valve 8 has no fittings at all which prevent the pressure medium passage, such as this is the case in FIG. The valve spindle 29 of the outlet valve 8 can be completely free through the inner. Go to room of bell.
In this case, the exhaust gas turbocharger 19, 20 is designed in such a way that it supplies more scavenging air into the internal combustion engine than is the case with an embodiment according to FIG. 1. Such an amount of scavenging air is fed into the cylinder by the charger 20 that at least not only space A between the inlet and outlet valves but also space B behind these valves is flushed out of the exhaust gases and filled with scavenging air. The filling of these spaces <I> A </I> and <I> B </I> with purging air at the end of the purging period, that is to say with the outlet valve 8 closed, is indicated by the dots in these spaces.
While the purging air flows through and around space A, at least the inner walls of the bell-shaped inlet valve 7 and its connecting ribs 33 with its valve spindle 30, as well as the outlet valve 8 and its exposed valve spindle 29, are effectively cooled.
This cooling continues after the outlet valve 8 has been closed on the inlet valve 7, because then at least in room A scavenging air for a longer period, ie. H. remains included during the additional intake stroke, the compression, combustion and expansion stroke until the beginning of the next exhaust period. So it is flushed and cooled for more than 3! T of the duration of a full working period, or
only cooled and the valves only heated by the exhaust gases during about 1–1 of this period. In an embodiment according to FIG. 4, however, the channel part 22 is also at least min behind the bell of the inlet valve 7 rinsed and cooled during the flushing period, as indicated by the dot B is. This scavenging air then also remains in the duct part 22 after the outlet valve 8 is closed and also cools the space behind the inlet valve 7, its valve stem 30 and the walls of the duct 22.
If the design of the supercharging of the internal combustion engine is such that the exhaust gas turbine 19 operates with pressure surges from the exhaust gases flowing into it from the cylinder, the scavenging air in space 22 can e.g. B. be compressed up to the line C. However, this should advantageously only go so far that the entire inlet valve with its overhead guide is still surrounded by scavenging air during the pressure surges.
The closing of the outlet valve 8 on the inlet valve 7 takes place a little later in this case than in the case of FIG. 1, so that the flushing period is extended because, in addition to space <I> A </I>, space <I> B </I> flushed and should remain filled with relatively cold flushing air after the outlet valve 8 has been completed.
In Fig. 5 is also, similar to FIGS. 1 and 4, a vertical section through a cylinder of an internal combustion engine and there are the same parts denoted again with the same Zah len. The crank of the crankshaft 2 is at 300 after TDC and the positions of the inlet valve 7 and the outlet valve 8 are shown as they are during the scavenging period.
The inlet valve 7 is again provided with a bell shape, in which the outlet valve spindle 29 is only guided in the valve stem 30 of the inlet valve 7 located at the top.
Fig. 6 shows a section according to the line VI-VI of Fig. 5 through the cylinder closure 6, through the inlet valve 7 and the Ven tilspindel 29 of the outlet valve B. The scavenging and charge air enters the cylinder closure at 26. The continuation of this channel 26 'surrounds the inlet valve 7 in a spiral, so that the scavenging and charge air passing through to the inlet valve 7 rotates in the direction of the arrows 27.
FIG. 7 shows a section corresponding to the line VII = VII from FIG. 5, i. H. through the outlet channel 22 and the gas outlet space located above the bell of the actual inlet valve 7. The outlet channel 22 is arranged here eccentrically to the common valve axis. The space around the bell-shaped part of the inlet valve 7 through which the exhaust gases passing between the two valves into the outlet ducts! 22 is formed in a spiral shape in such a way that a rotary movement takes place therein according to the arrows 34.
The channel 22 is arranged in such a way that as a result of its initially spiral-shaped formation of its collecting housing, a movement rotating in the same direction to the valve axis according to the direction of arrow 34, as in the case of the scavenging and charge air entering through the inlet valve 7. As a result, a rotary movement is also generated in the space between the inlet valve 7 and the outlet valve 8, or this is supported, where these parts are increasingly cooled.
If the vortex speed is large compared to the speed in the direction of the longitudinal axis of the valves, the path of the scavenging air between the two valves is considerably lengthened, which results in even better cooling of these parts. How the eddies act before and after the inlet valve and between the two valves is indicated by the arrow lines 35, 36, 37 in FIG. Of course, these scavenging air vortices also have a favorable effect on the bell of the inlet valve, its webs 33, as well as on its valve stem 30 and all duct parts 22, etc., which are located in the vicinity and which carry exhaust gases.
8 also shows, as a variant, an inlet valve 7 and an outlet valve 8 in their positions during the flushing period. In this embodiment, which also aims to create a vortex formation between the inlet and outlet valves, this is accomplished by installing a screw-shaped guide rib 38 in the inlet valve body 7.
Fig. 9 shows another variant, i. H. only the outlet valve 8, on the spindle 29 of which there are helical guide ribs 39. These guide ribs are intended to increase the cooling of the valve body during the flushing period through their larger surface areas.
If they are designed as helical guide ribs as shown, who they also cause a rotary movement of the scavenging air around the valve spindle 29. This also extends the cooling path and further improves the cooling effect. Such cooling ribs also provide greater cooling of the outlet valve 8 and its spindle 29 during the long period of filling the space between the two valves with scavenging air.