DE1601379A1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. VON KREISiER DR.-ING. SCHÖNWALD 1601379 DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES

KOlN T, DEICHMANNHAUS 23.2,1968

Soh-Sg/Ma

Angelo 3TINICIEIiIiO, Bergamo (Italien)

Brennkraftmasohine.

.Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Gas-Strömungsleitungen und mindestens einem Zylinder und mindestens einem Kegelventil zum Schließen einer das Zylinderinnere mit dem Zylinderäußern verbindenden Bohrung.

Es ist bekannt, daß bei den gewöhnlichen Brennkraftmaschinen Jedes Ventil, sei es ein Einlaß- oder Auspuffventil, eine Bohrung öffnet oder schließt, welche an eine notwendigerweise schräg zur Ventilachse verlaufende Leitung angeschlossen ist* wenn es sich um ein Kegelventil handelt, um Raum für die Ventilführuhg und die Steuermittel für das Ventil seibat freizulassen. Aufgrund der !eigung der leitung zur Ventilachse beschreibt die Weglinie eines Teiles bzw, eines großen !Teiles der duröii das Ventil strömenden Grase eine starke Bogenkrtimmiing, welche die Strömung der Säse durch das Ventil hindurch hemmt öder drosselt.

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Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Mangel zu beheben, also die Strömung eines Gases an einem Ventil und über ein Ventil einer Brennkraftmaschine hinaus derart zu gestalten, daß die Gesamtheit der Einzelströmungsrinneale des Gases im wesentlichen derart geringe Krümmungsbogen durchlaufen, daß nur geringe Strömungsverluste auftreten.

Ein weiterer an den üblichen Motoren auftretender Nachteil entsteht dadurch, daß der Ventilschaft im Strömungsweg der durch das Ventil strömenden Gase angeordnet ist, sdi daß schädliche Turbulenzen und weitere Druckbelastungsabfälle zu verzeichnen sind.

Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, die Turbulenzen und Widerstände, welche durch den Schaft des Kegelventils in der Gasströmung verursacht werden, auf geringfügige Werte herabzudrücken.

Ein weiterer bei den bekannten Motoren auftretender Mangel besteht darin, daß das Einströmen der Gase in den Zylinder unter geringsten Drehkomponenten geschieht, während es wohlbekannt ist, daß die Rotationsbewegung der Gase im Zylinder wichtig für eine gute Verbrennung ist, und zwar sowohl für Otto- als auch für Dieselmotoren,

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es daher, die in einen Motorenzylinder über dessen Ventil einströmenden Gase mit einer guten Drehkomponente zu versehen, welche unter geringem Verlust an Druckbelastung erzielt wird.

Die vorerwähnten Aufgaben werden bei einer Verbrennungskraftmaschine mit Gas-Strömungsleitungen und mindestens einem Zylinder und mindestens einem Kegelventil der

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eingangs genannten Art daduroh gelöst, daß zwei in die Bohrung mündende, im wesentlichen ρ ο XariuuA-symmetrie oh zur Ventilaohse liegende Leitungen vorgesehen sind.

Eb hat sich erwiesen, daß daduroh die Gasversorgung bei jedem Ventil gegenüber einem bekannten Motor bei sonst gleichbleibenden Arbeitsbedingungen und gleicher Größe des .Ventils beträohtlioh gesteigert werden kann. Es wurde ferner gefunden, daß Leistung und Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschinen mit Kegelventilen beträchtlich daduroh gesteigert werden können, daß gegenüber dem bekannten Stand der Technik die Möglichkeit gegeben ist, die bei jedem Hub in den Motorzylinder eingeleitete Luftmenge zu steigern,' und/oder daß der Auspuff der Abgase aus dem Zylinder erleichtert werden kann«

Sie Erfindung wird im folgenden beispielsweise und daher nicht einschränkend anhand eines in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Auslfifaungsbeispiele näher besohriebent

Fig. 1 zeigt sohematisoh in seitlichem Aufriß zwei polariach symmetrische Leitungen, die an eine durch ein Kegelventil einer Brennkraftmaschine gesteuerte Bohrung angeschlossen sind;

Fig. 2 ist eine Draufsicht, ebenfalls in sohematisoher Darstellung der Leitungen gemäß Fig· 1.

Fig. 3 ist ein Querschnitt gemäß der Linie III-III der Fig. 2, jedoch als praktische Ausbildung in einem Motorkopf ι

Fig· 4, 5 und 6 sind Teilsohnitte, schematisoh, gemäß den Linien IV-IV, V-V und VI-VI der Fig. 3.

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Fig. 7 ist eine sohematisohe Darstellung einer Zuführleitung am Ventil einer "bekannten Motor-Ausbildung,

Fig. 8 ist eine sohematische Ansicht der beiden polarisch symmetrischen leitungen am Ventil mit Darstellung der aus dem offenen Ventil austretenden Gasströmung·

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Kegelventil mit dem geradlinigen Schaft 1 und einem Kopf 2, welcher eine Bohrung sperrt, in die zwei Leitungen 3 und 4 münden. Diese liegen an der Bohrung, also beim Kegelventil, polarieek-symmetrisch zur Ventilachse, wie deutlich aus den Fig· 1 und ersichtlich.

Zur Vereinfachung der D_nrstellung Bind die beiden Leitungen 3 und 4 als .aus zwei Rohrelementen bestehend dargestellt, wenn es auch offensichtlich ist, daß in Wirklichkeit bei Brennkraftmaschinen diese Leitungen aus Durchlässen im Motorkopf bestehen.

Insbesondere aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Leitungen 3 und 4 von der mittels des Ventilkopfee 2 steuerbaren Bohrung im wesentlichen schraubenartig abgehen, und zwar die eine an einer Seite und die andere an der anderen Seite des Ventilschaftee 1, Dieses Ausbildungemerkmal bringt besonders interessante Vorteile zur Steigerung dee Gasfluesee, wie näher aus der weiteren Beschreibung des Ventils hervorgeht.

Gemäß der praktischen Ausbildung sind die Leitungen 3 und 4 als Bohrungen im Kopf der Brennkraftmaschine ausgenommen, wie bereits eingangs erwähnt; diese Ausbildung ist in Fig. 3 gezeigt, welche der schematischen Darstellung gemäß Fig. 1 entspricht.

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Pig. 3 stellt nämlich 'einen, teilweisen und achematischen Querschnitt eines Motorkopfes gemäß der Mnie IJI-III der Pig_o 2 dar. Zur Vereinfaohung und des leichteren Verständnisses halber sind in den ^weiL-US⁶¹¹ Abbildungen gleiche Bezugsnummern für gleiche oder gleichwertige Teile verwendet.

Ausgehend von der Bohrung 5 im Kopf, welohe durch den Kopf 2 des Ventils (Abb.3) gesteuert bzw. geschlossen wird, weist der Querschnitt der leitungen 3 und 4 etwa im Abstand der Schaftlänge 1 des Ventils von der Bohrung, eine im wesentlichen eliptische Form auf, welche allmählich in der liähe des Yentilschaftes in eine bohenenartige' Form übergeht, wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich. Der Querschnitt in bohnenartiger Form weist eine Schleife auf, welche umso schärfer wird, je mehr sich der Querschnitt dem Ventilschaft nähert, und zwar ist diese Schleife mit-6 bezeichnet und gegen den Schaft 1 gerichtet.

Aus den Big. 1 und 2 und den Pig. 4 und 5 iat ferner ersichtlich, daß die nachfolgenden bohnenartigen Querschnitte jeder Leitung zueinander im Winkel um die leitungaaohse gemäß dem eliptischen Verlauf der leitungen 3 und 4 verdreht sind, und zwar, wie bereits erwähnt, an der Stelle, an welcher sie zusammenlaufen (Pig·.6)· Insbesondere ist aus den Pig. 2 und 6 ersichtlich, daß der Ventilschaft 1 zwischen den leitungen 3 und 4 angeordnet ist und in einander gegenüberliegenden Ausbuchtungen der böhnenartige Querschnitte aufweisenden leitungen untergebracht ist.

Pig. 7 zeigt im Querschnitt und sohematisoh eine Zuführleitung üblicher Ausbildung in der Nähe des Einlaßventils einer Brennkraftmaschine, wobei das Ventil in seiner

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höchsten Hubetellung gezeichnet ist. In der Pig. 7 sind mit den linien A und B zwei kennzeichnende Weglinien der durch das Ventil strömenden Gase gezeigt.

Es ist ersiohtlioh, daß die mit B bezeichnete Weglinie eine starke Bogenkrtimmung aufweist, wodurch sich an dieser Stelle des Ventils starke Wirbel und Unterdrücke unter Drosselung der Wirkmenge bilden; ferner kann man ersehen, daß der Ventilschaft ein beträchtliches Hindernis im Mittelpunkt des wichtigsten Teils der Ventilströmung darstellt, nachdem ihre Weglinie A durch sehr kurze und sanfte Kurven gekennzeichnet ist. Das durch den Ventilschaft dargestellte Hindernis bewirkt aufgrund der hohen Geschwindigkeit der Gase einen starken Widerstand in der Strömung und damit eine merkliche Senkung der Nutzmenge.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 8, welche im wesentlichen der Fig. 5 entspricht, in welcher jedoch das Ventil offen und in seiner größten Hublage dargestellt ist, ist festzustellen, daß die Gasströmungsrinnsale aus den leitungen 3 und 4, welche duroh dünne durchgehende Linien dargestellt und mit 0 bezeichnet sind, sehr schwache Kurven aufweisen, woduroh nur geringste Druckbelastungsverluste entstehen. Es ist ersichtlich, daß diese Rinnsale ö den Ventilschaft 1 nicht beaufschlagen, sondern ungestört seitlich an ihm vorbeistreichen.

Aufgrund der schraubenartigen Ausbildung der Leitungen ; in der Uäheder Austrittsbohrungen des Ventils, weisen die Strömungslinien eine beträchtliche Drehkomponente auf, welche aus der schematischen Darstellung der Fig. 8 ersichtlich ist*

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Die vorstehenden Ausführungen gelten nicht nur für ein Einlaßventil für eine Brennkraftmaschine, sondern auoh für ein Auspuffventil und für sämtliche mit Kegelventilen versehene Motorenausbildungen, sowohl mit Otto- als auch mit Diesel-Kreislauf·

Sie Arbeitsweise eines Motore, in dessen Kopf Leitungen der beschriebenen Art ausgenommen sind, ist bekannt; der Motor wird jedooh bei jedem Zyklus stärker versorgt und gibt daher auch eine größere Leistung, sowie eine höhere Drehzahl ab als die üblichen Motoren,

Die Steuerungsorgane des Kegelventils, wie auoh die anderen Bestandteile des Motors, die in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen nicht gezeigt sind, sind üblicher Ausbildung und sind daher im Einzelnen weder beschrieben noch dargestellt·

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Claims (3)

1. Ansprüche

   1· Brennkraftmasohine mit Gas-Strömungsleitungen und mindestens einem Zylinder und mindestens einem Kegelventil zum Sohließen einer das Zylinderinnere mit dem Zylinderäußern verbundenen Bohrung, gekennzeichnet durch zwei in die Bohrung mündende im wesentlichen polarieeli-symmetrisch zur Ventilachse (1,2) liegende leitungen (3,4).
2. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen mit im wesentlichen schraubenartigem Verlauf beidseitig des Ventilsohäftes von. der Bohrung ausgehen.
3. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens in einem Abstand von der Bohrung, der gleich der länge des Ventilschaftes ist, der Querschnitt jeder der Leitungen (3,4) im wesentlichen eliptisch ausgebildet ist und in der Nähe des Ventilschafts (1) eine bohnenartige Form annimmt, wobei diese bohnenartige Form mit einer gegen den Ventilschaft (1) gerichteten Schleife (6) versehen ist, und daß die nachfolgenden bohnenartigen Querschnitte jeder Leitung zueinander im Winkel zur Achse der eliptisch verlaufenden Leitung verdreht sind.

   4· Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft (1) in der Nähe der Bohrung zwischen den Leitungen (3,4) angeordnet und in den Schleifen (6) der bohnenartigen Querschnitte der Leitungen untergebracht ist.

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