Ventilgesteuerte Viertakt-Brennkraftinaschine finit direkter Brennstoffeinspritzung Die vorliegende Erfindung bezieht sich. auf eine ventilgesteuerte Viertakt-Brennkrafmaschine mit di rekter Einspritzung des Brennstoffes in, den Zylinder raum oder in eine von diesem abgeteilte Brennkam mer.
Es ist bekannt, d:ass eine gute Brennstoff-Luft- Gemischaufbereitung bei derartigen Maschinen ge fördert wird, wenn man der Verbrennungsluft bei ihrem Eintritt in den Zylinder eine Drehbewegung erteilt. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass sich dabei mit verhältnismässig geringem Ener gieaufwand ein um so stärkerer Dra11 -der Luft erzie len lässt, je schnelleer das Einlassventil öffnet.
Der Verwirklichung dieser Erkenntnis sind aber durch den Ventilmechanismus enge Grenzen gezogen, weil es nicht möglich ist, beim öffnen des. Ventils über eine gewisse Beschleunigung desselben hinauszugehen.
Diesem Mangel wird durch die vorliegende Er findung dadurch, abgeholfen, dass die Einlassventile entweder so versenkt oder mit einem derartigen zy lindrischen Ansatz versehen sind, dass sie erst nach Zurücklegung eines bestimmten Teiles des äffnungs- hubes öffnen.
Um den Zeitquerschnitt der Ventileröffnung durch diese Ausbildung nicht zu verringern und insbeson- dere die durch diese Ausbildung andernfalls eintre tende Verkürzung der Spülperiode am Auslassende zu kompensieren, kann der Steuernocken. des Auslass- ventils gegenüber seiner üblichen Anordnung und Ausbildung auf der Steuerwelle so angeordnet und ausgebildet sein,
dass die Ventilerhebung früher be ginnt und das Auftreffen des Ventiltellers auf seinem Sitz später erfolgt als bei der Verwendung üblicher Ventile. Mit solchen Nocken gesteuerte, versenkt an geordnete oder mit einem zylindrischen Ansatz ver sehene Ventile sind zwar für Brennkraftmaschmen an sich bekannt. Es ist ausserdem bekannt, an Zwei- takt-Brennkraftmaschinen ohne Spül- und Lade- gebläse,
bei denen das Spülen und Laden durch den von den abströmenden Auspuffgasen im Zylinder er zeugenden Unterdruck bewirkt werden soll, mit einem zylindrischen Ansatz versehene Ein- und Auslassven- tile vorzusehen.
Doch sind die Strömungsverhältnisse während der Ein- und Auslassperiodie dort völlig an dere als bei einer ventilgesteuerten .Viertakt Brenn- kraftmaschine, da bei den bekannten Maschinen ge rade zusätzliche Einrichtungen zum Spülen und La den, wie z. B. Gebläse, vermieden werden sollen.
In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Aus führungsbeispielen dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen durch das Einlassventü und den an grenzenden Teil des Verdichtungsraumes eines ventil gesteuerten Viertakt -Brennkraftmaschinenzylinders gehenden lotrechten Schnitt, nach der Linie 1-I von Fig. 2,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1, Fig. 3 ein, mit einem zylindrischen Ansatz ver- sehenes Einlassventü für die Brarnkraftmaschine nach den Fig. 1 und 2, Fig. 4 einen Steuernocken,
für die Ventile nach den Fig. 1 und 3 in. Seitenansicht.
Wie insbesondere die Fig. 2 erkennen lässt, ist im Arbeitskolben 1 der Brennkraftmaschine eine z. B. kugelige Brennkammer 2 angeordnet. Diese wird von der Kolbenbodenfläche derart angeschnitten, dass an der überströmöffnung 3 keine wesentliche Drossel- wirkung auftritt.
Das Einlassventü 4 und das Auslassventü 5 sind über der gleichen Hälfte des Zylinderquerschnittes im Zylinderkopf angeordnet. über der anderen Hälfte des Zylinderquerschnittes ist eine Brennstoff-Ein- spritzdüse 6 (Feg. 2),schräg angeordnet. Diese spritzt den Kraftstoff z.
B. in vier einzelnen Strahlen<I>a, b, c</I> und d oder in einem geschlossenen Strahlkegel unmit- telbar in die kugelige Bmennkammer 2 ein, die in der oberen Kol#bentotlage praktisch die ganze Verbren nungsluft aufnimmt. Um die 1VEschung von Brenn stoff und Luft wirksam zu unterstützen,
ist durch einen am Einlassventil angeordneten Ablenksehirm 7 dafür gesorgt, dass der einströmenden Verbrennungs luft ein .kräftiger Drall um die Zylinderlängsachse er teilt wird, der sich bis zum Grund der Brennkammer 2 hinein fortsetzen und möglichst lange aufrecht erhalten bleiben soll.
Um dies zu erreichen, wird das Einlassventil 4 in an sich bekannter Weise versenkt angeordnet (Fig. 1) oder mit einem vor oder hinter der Ventilsitzfläche 8 liegenden zylindrischen Ansatz 9 versehen (Fig. 3).
Während die üblichen Ventile selbst bei noch so raschem öffnen wegen des allmählichen Nocken anstiegs ihren Durchlassquerschnitt nur allmählich freigeben, öffnet ein Ventil nach den:
Fig. 2 und) 3 erst dann, wenn es bereits einen gewissen Hub aus geführt und der zugehörige Steuernocken einen be stimmten Drehwinkel durchlaufen hat. Ebenso schliesst ein solches Ventil bereits wieder, ehe es sei nen Sitz ganz erreicht hat.
E9 wird also durch diese Ventile erreicht, dass der Einlass am Zylinder plötz lich öffnet und die Luft in einem kräftigen Strahl durch die Einlassöffnung am Zylinder eintritt und dementsprechend auch die Drehbewegung entspre chend kräftig ausfällt.
Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammen- hang, für die Steuerung .eines Ventils nach den. Fig. 2 und 3 einen Nocken zu verwenden, wie ihn die Fig. 4 zeigt. In dieser ist der übliche Nocken für nicht in der dargestellten Weise versenkte Ventile in unter brochenen Linien dargestellt und mit a, der neue Nocken mit<I>b, b'</I> und b" bezeichnet.
Die Nockenauf- laufkante b hebt sich früher vom Kreisumfang des Nockengrundkörpers .ab als die Auflaufkante des nor malen Nockens a. Ebenfalls von diesem abweichend, endigt die Nockenablaufkante b' etwas später. Der Nockenkantenabschnitt b" erstreckt sich etwa über 30 dies Nockend'rehwinkels und verläuft derart, dass das Ventil über diesen Winkel in seiner .grössten öff- nungsstellung bleibt.
Dadurch bleibt der erwünschte grosse Zeitquerschnitt der Einlassventileröffnung auf- rechterhalten.
Sobald der zylindrische Ansatz 9 des Ventils nach Fig. 3 oder die Tellerkante 4a des Ventils nach Fiig. 2 die Durchtrittsöffnung am Ventildurchlass frei gibt,
tritt die Verbrennungsluft in einem scharfen Strahl mit tangentialer Komponente in den Zylinder ein und wird bei dem darauffolgenden Verdichtungs hub mit einem kräftigen Drall um die Zylinderlängs achse in die Brennkanuner 2 hineinverdrängt, um dort bis zum Einsetzen der Zündung zu kreisen.
Anstelle des Ablernkschirmes 7 kann man auf dem Einlassventilrücken auch schaufelartige Ablenk- nippen oder unmittelbar über dem Ventilsitz am Ein lasskanalende ein Ablenkgitter anordnen oder dem Kanalende unmittelbar vor dem Ventilsitz eine drall erzeugende Form geben.
Four-stroke, valve gated, finite direct fuel injection internal combustion engine. The present invention relates. on a valve-controlled four-stroke internal combustion engine with direct injection of the fuel into the cylinder space or into a combustion chamber separated from it.
It is known that a good fuel-air mixture preparation in such machines is promoted if the combustion air is given a rotary motion as it enters the cylinder. The invention is based on the knowledge that the faster the inlet valve opens, the stronger the air can be drawn with a relatively low expenditure of energy.
The realization of this knowledge, however, is tightly limited by the valve mechanism because it is not possible to go beyond a certain acceleration of the valve when it is opened.
This deficiency is remedied by the present invention in that the inlet valves are either countersunk or provided with such a cylindrical approach that they only open after a certain part of the opening stroke has been covered.
In order not to reduce the time cross-section of the valve opening through this design and in particular to compensate for the shortening of the flushing period at the outlet end that would otherwise occur through this design, the control cam can be used. of the outlet valve, compared to its usual arrangement and design on the control shaft, be arranged and designed
that the valve lift begins earlier and the valve plate hits its seat later than when using conventional valves. With such cams controlled, sunk to ordered or ver provided with a cylindrical approach valves are known for Brennkraftmaschmen per se. It is also known, on two-stroke internal combustion engines without a flushing and charging fan,
in which the purging and loading is to be effected by the negative pressure generated in the cylinder by the outflowing exhaust gases, inlet and outlet valves provided with a cylindrical extension are to be provided.
However, the flow conditions during the inlet and outlet periods are completely different there than in a valve-controlled four-stroke internal combustion engine, since the known machines have additional devices for flushing and loading, such as B. blower should be avoided.
In the drawing, the invention is shown in two exemplary embodiments from. 1 shows a vertical section through the inlet valve and the adjacent part of the compression chamber of a valve-controlled four-stroke internal combustion engine cylinder, along the line 1-I of FIG.
2 shows a plan view of the arrangement according to FIG. 1, FIG. 3 shows an inlet valve provided with a cylindrical extension for the combustion engine according to FIGS. 1 and 2, FIG. 4 shows a control cam,
for the valves according to FIGS. 1 and 3 in. Side view.
As can be seen in particular in FIG. 2, a z. B. spherical combustion chamber 2 is arranged. This is cut into by the piston crown surface in such a way that no significant throttling effect occurs at the overflow opening 3.
The inlet valve 4 and the outlet valve 5 are arranged over the same half of the cylinder cross-section in the cylinder head. A fuel injection nozzle 6 (Fig. 2) is arranged at an angle over the other half of the cylinder cross-section. This injects the fuel z.
B. in four individual jets <I> a, b, c </I> and d or in a closed jet cone directly into the spherical cylinder chamber 2, which absorbs practically all of the combustion air in the upper piston emergency position. In order to effectively support the 1Venification of fuel and air,
a deflecting screen 7 arranged on the inlet valve ensures that the incoming combustion air is divided into a powerful swirl around the longitudinal axis of the cylinder, which should continue to the bottom of the combustion chamber 2 and be maintained as long as possible.
In order to achieve this, the inlet valve 4 is arranged sunk in a manner known per se (FIG. 1) or provided with a cylindrical extension 9 located in front of or behind the valve seat surface 8 (FIG. 3).
While the usual valves only gradually release their passage cross-section due to the gradual rise of the cam, even if they open very quickly, a valve opens after:
Fig. 2 and) 3 only when it has already performed a certain stroke and the associated control cam has passed through a certain angle of rotation. Such a valve also closes again before it has fully reached its seat.
E9 is achieved by these valves so that the inlet on the cylinder opens suddenly and the air enters in a powerful jet through the inlet opening on the cylinder and the rotary movement is correspondingly strong.
In this connection it is particularly advantageous for the control of a valve according to the. Fig. 2 and 3 to use a cam as shown in FIG. In this, the usual cam for valves not countersunk in the manner shown is shown in broken lines and denoted by a, the new cam with <I> b, b '</I> and b ".
The cam leading edge b stands out earlier from the circumference of the cam base body than the leading edge of the normal cam a. Also deviating from this, the cam trailing edge b 'ends a little later. The cam edge section b ″ extends approximately over this angle of rotation of the cam and runs in such a way that the valve remains in its largest open position over this angle.
As a result, the desired large time cross section of the inlet valve opening is maintained.
As soon as the cylindrical extension 9 of the valve according to FIG. 3 or the plate edge 4a of the valve according to FIG. 2 releases the passage opening on the valve passage,
the combustion air enters the cylinder in a sharp jet with a tangential component and during the subsequent compression stroke is displaced with a powerful twist around the longitudinal axis of the cylinder into the combustion canals 2 in order to circulate there until ignition starts.
Instead of the Ablernkschirmes 7 on the inlet valve back also scoop-like deflecting nips or directly above the valve seat at the inlet channel end a deflection grille or give the channel end directly in front of the valve seat a twist-generating shape.