DE19705178A1

DE19705178A1 - Reciprocating piston internal combustion engine

Info

Publication number: DE19705178A1
Application number: DE1997105178
Authority: DE
Inventors: Andreas Mozzi
Original assignee: LUIGI CARRIERI
Current assignee: LUIGI CARRIERI
Priority date: 1997-02-11
Filing date: 1997-02-11
Publication date: 1998-01-29
Anticipated expiration: 2017-02-12
Also published as: DE19705178C2

Abstract

The engine has at least one cylinder (3) and at least one piston (4) defining a working volume (5). At least one crankshaft (7) has an eccentric crank pin (58) connected to the piston by a connecting rod. There is a guide passage (12) for gas flow into and out of the working volume. The piston has at least one duct (14) extending through the crown (15). The guide passage (12) has a valve (16), which is mounted on the piston crown and connected to the duct. The piston crown mounted valve is guided at an angle to the piston.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.The invention relates to an internal combustion engine the features of the preamble of claim 1.

Als Hubkolbenmotoren ausgeführte Verbrennungsmotoren weisen bekanntermaßen wenigstens einen Zylinder auf, in dem ein über ein Pleuel mit einer Kurbelwelle verbundener Kolben hin und her gehend verschiebbar gelagert ist. Der Kolben schließt einen Arbeitsraum bzw. ein Arbeitsvolumen ab, in dem periodisch Verbrennungen stattfinden. Um jeweils Luft oder Kraftstoff-Luftgemisch in den Arbeits raum einströmen zu lassen und um verbrannte Gase aus dem Arbeitsraum herauszulassen, ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, zu der üblicherweise in dem Zylinderkopf, dem Kolben gegenüberliegend angeordnete Sitzventile und/oder in der Kolbenlaufbahn (Zylinderwandung) vorgesehene Ein- und/oder Auslaßschlitze gehören.Combustion engines designed as reciprocating engines are known to have at least one cylinder, in the one connected to a crankshaft via a connecting rod Piston is slidably mounted back and forth. Of the Piston closes a work space or volume in which burns take place periodically. Around each air or fuel-air mixture in the work to let in space and to burn burnt gases from the Leaving the work area is a control device provided, to which usually in the cylinder head, the Piston seat valves arranged opposite one another and / or In the piston race (cylinder wall) provided in and / or outlet slots.

Insbesondere bei Verbrennungsmotoren, die in Fahr zeugen einzusetzen sind, wird ein breites nutzbares Drehzahlband gewünscht, in dem der Verbrennungsmotor in der Lage ist, ein hohes nutzbares Drehmoment abzugeben. Außerdem wird gewünscht, daß der Verbrennungsmotor einen niedrigen spezifischen Kraftstoffverbrauch aufweist. Darüber hinaus ist in der Regel ein schadstoffarmes Abgas gewünscht.Especially with internal combustion engines that are in driving Witnesses are used, is a wide usable Speed band desired in which the internal combustion engine in is able to deliver a high usable torque. In addition, it is desired that the internal combustion engine have a has low specific fuel consumption. In addition, the exhaust gas is usually low in pollutants wanted.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Verbrennungsmotor mit verbessertem Betriebsverhalten zu schaffen.Proceeding from this, it is an object of the invention to Internal combustion engine with improved operating behavior too create.

Diese Aufgabe wird mit dem Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.This task is accomplished with the internal combustion engine Features of claim 1 solved.

Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor ist ein Hubkolbenmotor, der als Zweitakt- oder als Viertaktmotor sowohl nach dem Otto- als auch nach dem Dieselprinzip arbeitend ausgelegt sein kann. Der Kolben ist mit einem Kanal versehen, der die Füllung des Arbeitsraumes mit Frischgas, d. h. Luft oder Gemisch, gestattet, wenn der Kolben wenigstens in der Nähe seines unteren Totpunktes befindlich ist. Der durch den Kolben führende Kanal kann der einzige in den Arbeitsraum führende Einlaß- oder Überströmkanal sein. Es ist jedoch auch möglich, einen weiteren Einlaßkanal vorzusehen, der ebenfalls der Fül lung des Arbeitsraumes mit Frischgas dient. Der durch den Kolben führende Kanal mündet an dem Kolbenboden und ist an dieser Stelle durch ein gesteuertes Ventilmittel geschlossen. Das Ventilmittel wird geöffnet, um durch den durch den Kolben führenden Kanal Frischgas in den Ar beitsraum einzulassen.The internal combustion engine according to the invention is a Reciprocating engine, as a two-stroke or as a four-stroke engine both on the Otto and the Diesel principle can be designed to work. The piston is with one Provide channel with the filling of the work space Fresh gas, d. H. Air or mixture, allowed if the Piston at least near its bottom dead center is located. The channel leading through the piston can the only inlet or leading into the work space Overflow channel. However, it is also possible to use one to provide another inlet channel, which is also the filling serving the working area with fresh gas. The one through the Piston-guiding channel opens onto the piston crown and is at this point by a controlled valve means closed. The valve means is opened to pass through the through the piston leading channel fresh gas in the ar let in the workroom.

Der durch den Kolben führende Kanal ermöglicht eine verbesserte Füllung des Arbeitsraumes mit Luft oder Frischgas und somit eine Erhöhung des maximalen effekti ven Mitteldruckes. Damit können höhere Maximaldrehmomente erzeugt werden. Dies gilt insbesondere, wenn der Ver brennungsmotor nach dem Zweitaktprinzip arbeitet. Hier ist der durch den Kolben führende Kanal vorzugsweise der einzige Einlaßkanal, über den der Arbeitsraum gefüllt wird. Die Füllung erfolgt jeweils in der Nähe des unteren Totpunkts des Kolbens.The channel leading through the piston enables one improved filling of the work space with air or Fresh gas and thus an increase in maximum effekti ven medium pressure. This allows higher maximum torques be generated. This applies in particular if the Ver internal combustion engine works on the two-stroke principle. Here the channel leading through the piston is preferably that only inlet duct through which the work space is filled becomes. The filling takes place near the bottom Dead center of the piston.

Arbeitet der Motor nach dem Viertaktprinzip, wird der den Kolben durchsetzende Kanal ebenfalls jeweils um den unteren Totpunkt des Kolbens herum geöffnet. Dies erfolgt zu Ende des Arbeitstaktes und zu Beginn des Auspufftaktes zur Unterstützung des Auspuffvorganges, indem durch den Kanal kraftstofffreie Luft in den Ar beitsraum gefördert wird. Bei dem nächstfolgenden Durch gang des Kolbens durch den unteren Totpunkt, d. h. nach Beendigung des Ansaugtaktes und zu Beginn des Verdich tungstaktes, wird der durch den Kolben führende Kanal wiederum geöffnet, um bspw. mehr oder weniger stark vorverdichtete Luft oder Gemisch in den Arbeitsraum zu fördern. Mit diesem Verfahren wird beim Viertaktmotor sowohl die Spülung als auch die Füllung verbessert. Dadurch erhöht sich der maximale effektive Mitteldruck und somit das erreichbare Drehmoment, und es verbessert sich allgemein das Betriebsverhalten des Motors.If the engine works according to the four-stroke principle, the channel passing through the piston also around open the bottom dead center of the piston. This takes place at the end of the work cycle and at the beginning of the Exhaust stroke to support the exhaust process, by sending fuel-free air through the duct into the ar beitsraum is promoted. The next time through piston travel through bottom dead center, d. H. after End of the intake stroke and at the beginning of the compression tungstaktes, becomes the channel leading through the piston again opened to more or less strong, for example pre-compressed air or mixture into the work area promote. With this procedure the four-stroke engine both rinsing and filling improved. This increases the maximum effective medium pressure and thus the achievable torque, and it improves general the operating behavior of the engine.

Unabhängig davon, ob der Verbrennungsmotor als Diesel- oder Ottomotor nach dem Zwei- oder Viertaktprin zip arbeitet, ermöglicht der durch den Kolben führende Kanal eine Kühlung des Kolbens durch von außen zugeführte Frischluft oder zugeführtes Frischgas, jeweils wenn der untere Totpunkt durchlaufen wird. Die verbesserte Kolben kühlung ermöglicht letztlich eine höhere Wärmebelastung des einzelnen Kolbens und somit eine höhere Literleistung des Verbrennungsmotors. Außerdem wird das Kühlsystem des Motors entlastet. Neben einer Gewichtsreduzierung des Kühlsystems wird dadurch insbesondere bei Motoren mit großen Einzelvolumina eine Verringerung des Einbauspiels des Kolbens möglich, was sich wiederum verschleißmindernd auswirken kann und somit die Lebensdauer des Motors verlängert.Regardless of whether the internal combustion engine as Diesel or gasoline engine based on the two- or four-stroke principle zip works, allows the leading through the piston Channel cooling of the piston by externally supplied Fresh air or fresh gas supplied, each time the bottom dead center. The improved piston cooling ultimately allows a higher heat load of the individual piston and thus a higher liter output of the internal combustion engine. In addition, the cooling system of the Motor relieved. In addition to reducing the weight of the This makes the cooling system particularly useful for engines large individual volumes a reduction in installation play of the piston possible, which in turn reduces wear can affect and thus the life of the engine extended.

Bedarfsweise kann der Kolben mehrere durch seinen Kolbenboden führende Kanäle aufweisen, die dann jeweils durch gesonderte Ventile verschlossen sind, so daß zu dem Ventilmittel mehrere Ventile gehören. Diese Maßnahme vergrößert die Berührungsfläche zwischen den zu den Ventilen gehörenden Ventilverschlußgliedern (Ventiltel lern) und dem Ventilsitz, womit die Wärmeübertragung zwischen Kolben und Ventilverschlußglied verbessert wird.If necessary, the piston can have several Have piston crown leading channels, each of which are closed by separate valves, so that too the valve means include several valves. This measure increases the contact area between the Valve closure members belonging to valves (valve part learn) and the valve seat, with which the heat transfer between piston and valve closure member is improved.

Das an dem Kolbenboden angeordnete Ventilmittel ist vorzugsweise von der Kolbenposition oder der Drehposition der Kurbelwelle gesteuert und somit fremdgesteuert. Damit wird unabhängig von den Druckverhältnissen in dem Ar beitsraum und dem Kanal ein definiertes Öffnen und Schließen des Ventilmittels sichergestellt. Der Öffnungs bereich (Öffnungswinkel) des Ventilmittels kann sowohl symmetrisch als auch asymmetrisch zu dem unteren Totpunkt festgelegt sein.The valve means arranged on the piston head is preferably from the piston position or the rotational position the crankshaft controlled and thus externally controlled. In order to is independent of the pressure conditions in the Ar beitsraum and the channel a defined opening and Ensure the valve means is closed. The opening Range (opening angle) of the valve means can both symmetrical as well as asymmetrical to the bottom dead center be fixed.

Zu dem an dem Kolbenboden angeordneten Ventilmittel gehört wenigstens ein Sitzventil. Dieses vorzugsweise als Tellerventil ausgelegte Sitzventil bildet mit seinem Ventilteller einen Teil des Kolbenbodens. Die von dem Ventilteller aufgenommene Wärme wird teilweise von dem in den Arbeitsraum strömenden Frischgas abgeführt und zu einem anderen Teil auf den übrigen Kolben übertragen, der die Wärme über die Lauffläche an den Zylinder abführt. Letzterer Wärmeanteil ist jedoch im Vergleich zu kon ventionellen Verbrennungsmotoren reduziert.To the valve means arranged on the piston head belongs at least a seat valve. This preferably as Poppet valve designed seat valve forms with its Part of the piston crown. The one from that Valve plate heat is partially absorbed by the in the fresh gas flowing into the work area is discharged and closed transfer another part to the remaining piston, the dissipates the heat to the cylinder via the tread. The latter proportion of heat is, however, compared to kon conventional internal combustion engines reduced.

Vorzugsweise hebt der Ventilteller, wenn das Tel lerventil geöffnet wird, in das Arbeitsvolumen des Ver brennungsmotor hinein von dem Ventilsitz ab. Damit wird erreicht, daß der in dem Arbeitsvolumen herrschende Druck das Tellerventil in Schließrichtung belastet. Vorzugsweise ist das Sitzventil zusätzlich durch Feder mittel auf seine Schließposition hin vorgespannt. Die Federmittel können Druckfedern, Zugfedern, Biegefedern, Torsionsfedern, Tellerfedern oder andere geeignete Feder mittel sein.The valve disk preferably lifts when the tel valve is opened in the working volume of the ver internal combustion engine from the valve seat. So that will achieved that the prevailing in the work volume Pressure on the poppet valve is loaded in the closing direction. Preferably, the seat valve is additionally by spring biased towards its closed position. The Spring means can be compression springs, tension springs, spiral springs, Torsion springs, disc springs or other suitable springs be medium.

Das Ventilmittel ist über ein Steuermittel vorzugs weise fremdgesteuert, wobei das Steuermittel vorteilhaf terweise durch ein Kurvenfolgermittel gebildet wird, das von einem mit der Kurbelwelle verbundenen Nockenmittel betätigt wird. Das Nockenmittel kann sowohl ein an dem Kurbelzapfen vorgesehener Nocken als auch eine anderweitig an der Kurbelwelle vorgesehene Kurvenfläche sein. Bspw. ist es möglich, an der Kurbelwelle Aus gleichsgewichte vorzusehen, die dem jeweiligen Kurbelzap fen diametral gegenüberliegend angeordnet sind und an ihrer radial außenliegenden Seite Kurven- oder Nocken flächen zur Betätigung des Ventilmittels aufweisen. Dies ergibt eine besonders einfache Bauform, bei der die gesamte Breite des Kurbelzapfens für das Pleuel zur Verfügung steht. Jedoch ist es alternativ möglich, an dem Kurbelzapfen einen Nocken vorzusehen, der auf einen an dem Pleuel gelagerten Stößel wirkt. Dessen Axialbewegung wird über eine Stoßstange auf das Ventilmittel übertra gen. Diese Bauform hat ihre Vorteile bei Kurbelwellen mit wenigen oder ohne Ausgleichsgewicht.The valve means is preferred over a control means as externally controlled, the control means advantageously is usually formed by a curve follower which from a cam means connected to the crankshaft is operated. The cam means can be both on the Crank pin provided cam as well as one curve surface otherwise provided on the crankshaft be. E.g. it is possible to turn off the crankshaft provide equilibrium weights that the respective crank zap fen are arranged diametrically opposite and on its radially outer side cam or cam have surfaces for actuating the valve means. This results in a particularly simple design, in which the entire width of the crank pin for the connecting rod Available. However, it is alternatively possible on the Crank pin to provide a cam on one the rod mounted on the connecting rod acts. Its axial movement is transferred to the valve means via a bumper This design has its advantages with crankshafts few or no counterweight.

Das Tellerventil kann einen zentralen Schaft auf weisen, der über eine Stoßstange vorzugsweise von einem an dem Kurbelzapfen vorgesehenen Nocken betätigt wird. Das Tellerventil ist dann rotationssymmetrisch ausgebil det. Insbesondere bei Verbrennungsmotoren, bei denen in der Zylinderwandung ein Auslaßschlitz vorgesehen ist, kann es vorteilhaft sein, wenn das Tellerventil von seiner rotationssymmetrischen Bauform abweicht. In diesem Fall ist das Tellerventil vorzugsweise unverdrehbar an dem Kolben gelagert. An seiner dem Auslaßschlitz gegen überliegenden Seite kann es mit einem Bereich versehen sein, in dem es radial nach innen von einem kreisförmigen Umriß abweicht. Es wird dadurch an dieser Stelle ein vergrößerter Strömungsquerschnitt gebildet, der den Spülvorgang in diesem Bereich begünstigt und einen ge richteten Gasstrom erzeugt. Das geöffnete Tellerventil definiert hier einen Ringspalt mit örtlich verschiedenen Strömungsquerschnitten.The poppet valve can have a central stem point, preferably by a bumper provided on the crank pin is actuated. The poppet valve is then rotationally symmetrical det. Especially in internal combustion engines, in which an outlet slot is provided in the cylinder wall, it can be advantageous if the poppet valve from deviates from its rotationally symmetrical design. In this Case the poppet valve is preferably non-rotatable the piston. At its against the outlet slot it can provide an area on the overlying side be in which it is radially inward from a circular Outline differs. It will be at this point enlarged flow cross section formed the Rinsing process in this area favors and a ge directed gas flow generated. The open poppet valve defines an annular gap with locally different ones Flow cross sections.

Insbesondere bei nach dem Zweitaktprinzip arbeiten den Verbrennungsmotoren ist es vorteilhaft, wenn der den Kolbenboden durchsetzende Kanal in das Kurbelgehäuse mündet. Dieses wird als Pumpvolumen zum Spülen des Ar beitsraumes genutzt. Durch den Wegfall konventioneller Überströmkanäle und ggf. durch die Ausbildung der Kurbel wangen als Scheiben wird bei der Bewegung des Kolbens eine große Volumenänderung erreicht, was die Spülwirkung gegenüber Motoren mit Überströmkanälen wesentlich verbes sert. Der Gaseinlaß in das Kurbelgehäuse kann sowohl durch den Kolben, über Flachschieber, Drehschieber, über fremdgesteuerte Tellerventile oder über Membranventile erfolgen. In jedem Fall ist es zweckmäßig, lediglich mit reiner Luft zu spülen und den benötigten Brennstoff direkt in den Zylinder einzuspritzen. Die Schmierung erfolgt dann vorteilhafterweise über gezielte und dosier te Ölzuführung zu den Schmierstellen.Especially when working on the two-stroke principle the internal combustion engines, it is advantageous if the Channel penetrating the piston crown into the crankcase flows. This is called the pump volume for flushing the Ar working room. By eliminating conventional Overflow channels and possibly by the formation of the crank cheeks as disks becomes when the piston moves a large change in volume achieved what the flushing effect significantly better compared to motors with overflow channels sert. The gas inlet in the crankcase can both through the piston, over flat slide, rotary slide, over externally controlled poppet valves or via diaphragm valves respectively. In any case, it is advisable to use only to purify the air and the required fuel inject directly into the cylinder. The lubrication is then advantageously carried out via targeted and metering Oil supply to the lubrication points.

Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor kann neben den durch den Kolbenboden führenden Kanal außerdem mit einem zusätzlichen, bspw. an dem Zylinderkopf angeord neten Einlaßkanal oder einem die Wandung durchsetzenden Einlaßschlitz versehen sein. Der erstgenannte Einlaß kanal ist vorzugsweise über ein Tellerventil von einer Nockenwelle her gesteuert. Der im Kolben vorgesehene Kanal kann dazu dienen, vorverdichtete Luft in den Ar beitsraum zu fördern. The internal combustion engine according to the invention can besides the channel leading through the piston crown an additional, for example, arranged on the cylinder head Neten inlet channel or one penetrating the wall Inlet slot may be provided. The first inlet channel is preferably via a poppet valve of one Controlled camshaft. The one provided in the piston Duct can serve to pre-compressed air in the ar to promote working space.

Anstelle des in der Wandung vorgesehenen Auslaß schlitzes kann ein fremdgesteuertes Auslaßventil vor gesehen sein, daß ein in dem Zylinderkopf angeordneten Auslaßkanal steuert. Ist an dem Zylinderkopf kein Über strömventil angeordnet, steht für die Auslaßventile relativ viel Platz zur Verfügung, so daß mehrere Aus laßventile vorgesehen werden können und erleichterter Gaswechsel erreicht werden kann. Der ventilgesteuerte Gasauslaß hat gegen den Schlitzauslaß Vorteile hin sichtlich der Verschmutzungsneigung des Kolbens und der Wärmebelastung des Zylinders.Instead of the outlet provided in the wall slot can be an externally controlled exhaust valve be seen that one arranged in the cylinder head Exhaust duct controls. Is no over on the cylinder head flow valve arranged, stands for the exhaust valves relatively much space available, so that several Aus Let valves can be provided and relieved Gas change can be achieved. The valve controlled Gas outlet has advantages over the slot outlet visibly the tendency of the piston to become dirty and the Thermal load on the cylinder.

Bei einer abgewandelten Bauform des Verbrennungs motors führt der den Kolbenboden durchsetzende Kanal nicht in das Kurbelgehäuse sondern zu seitlich an dem Kolbenhemd angeordneten Fenstern. Diese kommunizieren in der Nähe des unteren Totpunktes des Kolbens mit in der Wandung vorgesehenen Einlaßschlitzen, die bspw. von einem Gebläse oder einem Kompressor her mit Frischgas (Luft oder Gemisch) beaufschlagt sind. Die Steuerung des Gaswechsels erfolgt über ein oder mehrere an dem Kolben boden angeordnete Ventile. Bedarfsweise können hier wie bei allen anderen Ausführungsformen auch ein oder mehrere Schieber vorgesehen sein, die als Ventilmittel dienen. Bei der Bauform mit seitlichen, in den Kolben führenden Einlaßschlitzen wird eine verbesserte Kolbenkühlung und eine verbesserte Zylinderfüllung erreicht. Jedoch bleibt das Kurbelgehäuse geschlossen, so daß ein im wesentli chen konventioneller Ölkreislauf ausgebildet werden kann.With a modified design of the combustion motors guides the channel through the piston crown not in the crankcase but on the side of the Piston shirt arranged windows. These communicate in close to the bottom dead center of the piston with in the Wall provided inlet slots, for example a blower or a compressor with fresh gas (Air or mixture) are applied. The control of the Gas exchange takes place via one or more on the piston valves arranged at the bottom. If necessary, here how in all other embodiments also one or more Sliders are provided which serve as valve means. In the case of the design with lateral ones leading into the pistons Inlet slots will provide improved piston cooling and improved cylinder filling. However remains the crankcase closed, so that a substantially Chen conventional oil circuit can be formed.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the drawing, embodiments of the Invention shown. Show it:

Fig. 1a bis 1e einen als Zweitaktmotor ausgebildeten Ver brennungsmotor mit im Kolben angeordnetem Über strömventil in schematisierter Querschnittsdar stellung und in unterschiedlichen Arbeitspha sen, FIG. 1a to 1e an Ver designed as two-stroke engine with brennungsmotor arranged in the piston About strömventil in schematic Querschnittsdar position and sen in different Arbeitspha,

Fig. 2 den Zweitaktmotor nach den Fig. 1a bis 1e in einer schematisierten Schnittdarstellung, ge schnitten längs zu seinem Kolbenbolzen, in ausschnittsweiser Darstellung, Fig. 2 shows the two-stroke engine according to Fig. 1a to 1e in a schematic sectional view cut along ge to its piston pin, in a sectional representation,

Fig. 3a bis 3d einen als Zweitaktmotor ausgebildeten, er findungsgemäßen Verbrennungsmotor mit im Kolben angeordnetem Überströmventil und einem den Gas wechsel in das Kurbelgehäuse steuernden Ein laßventil sowie einem fremdgesteuerten Aus laßventil, in Querschnittsdarstellung und in unterschiedlichen Arbeitsphasen, Fig. 3a formed to 3d one as a two-stroke engine, he inventive internal combustion engine having arranged in the piston overflow valve and a gas exchange in the crankcase controlling a laßventil and an externally controlled from laßventil, in cross-section and in different working phases,

Fig. 4a bis 4d einen erfindungsgemäßen, nach dem Zweitakt prinzip arbeitenden Verbrennungsmotor mit ge schlossenem Kurbelgehäuse und Vorverdichter, in schematisierten Querschnittsdarstellungen und in unterschiedlichen Arbeitsphasen, FIGS. 4a to 4d an invention, according to the two stroke principle working internal combustion engine with crankcase and ge schlossenem supercharger, in schematic cross-sectional views and in different working phases,

Fig. 5 einen nach dem Viertaktprinzip arbeitenden Verbrennungsmotor mit im Zylinderkopf angeord neten Ein- und Auslaßventilen und mit einem zusätzlichen in dem Kolben angeordneten Über strömventil, in schematisierter, teilweise per spektivischer Querschnittsdarstellung, Fig. 5 is a operating according to the four-stroke principle combustion engine with the cylinder head strömventil angeord Neten intake and exhaust valves and with an additional disposed in the flask, in a schematic, partly by spectral TiVi shear cross-sectional representation,

Fig. 6 eine Kurbelwelle, die Nockenmittel zur Steue rung des in dem Kolben angeordneten Überström ventils aufweist, in perspektivischer Darstel lung, Fig. 6 is a crank shaft, cam means for Steue tion of the piston arranged in the overflow valve comprises, in perspective depicting lung,

Fig. 7 ein Pleuel für den Motor nach Fig. 5, in per spektivischer Darstellung, und Fig. 7 is a connecting rod for the engine of FIG. 5, in a perspective view, and

Fig. 8 ein mit einer Rolle versehenes Ende einer Stoß stange zur Übertragung einer Linearhubbewegung von dem Nockenmittel auf das im Kolben angeord nete Überströmventil, in schematisierter Schnittdarstellung. Fig. 8 is provided with a roller end of a push rod for transmitting a linear stroke movement from the cam means to the overflow valve arranged in the piston, in a schematic sectional view.

description

In Fig. 1a bis 1e ist ein Verbrennungsmotor 1 ver anschaulicht, der als Ottomotor ausgebildet ist. In einem endseitig von einem Zylinderkopf oder -deckel 2 (mit Zündkerze 2′) verschlossenen Zylinder 3 ist ein Kolben 4 verschiebbar gelagert. Der Kolben 4 schließt mit dem Zylinder 3 und dem Zylinderkopf 2 ein veränderliches Arbeitsvolumen 5 ein. Der Kolben 4 ist über ein Pleuel 6 mit einem an einer Kurbelwelle 7 vorgesehenen Kurbelzap fen verbunden, so daß er bei Drehung der Kurbelwelle 7 eine hin und her gehende Bewegung ausführt. Die Kurbel welle 7 ist in einem Kurbelgehäuse 8 mittels entsprechen der Lager drehbar gelagert. Das Kurbelgehäuse 8 ist nach außen bis auf einen Einlaßkanal 9 geschlossen, der im Beispiel an der Unterseite des Kurbelgehäuses 8 vorgese hen ist. Bedarfsweise kann er jedoch auch an anderen Stellen vorgesehen sein. Der Einlaßkanal 9 ist mit Membranventilen 11 versehen, die einen Gasstrom in das Kurbelgehäuse 8 hinein ermöglichen und einen Gasstrom aus dem Kurbelgehäuse 8 heraus sperren.In Fig. 1a to 1e, an internal combustion engine 1 is illustrated ver, which is designed as a gasoline engine. In one end of a cylinder head or cover 2 (with spark plug 2 ') closed cylinder 3 , a piston 4 is slidably mounted. The piston 4 includes a variable working volume 5 with the cylinder 3 and the cylinder head 2 . The piston 4 is connected via a connecting rod 6 to a crank pin 7 provided on a crankshaft 7 , so that it executes a reciprocating movement when the crankshaft 7 rotates. The crank shaft 7 is rotatably supported in a crankcase 8 by means of corresponding bearings. The crankcase 8 is closed to the outside except for an inlet channel 9 , which is hen in the example at the bottom of the crankcase 8 vorgese. If necessary, however, it can also be provided in other places. The inlet channel 9 is provided with diaphragm valves 11 which allow a gas flow into the crankcase 8 and block a gas flow out of the crankcase 8 .

Zum Steuern des Gaswechsels, insbesondere zum Aus lassen verbrannter Gase aus dem Arbeitsvolumen 5, dient ein Auslaßschlitz 12, der in dem Zylinder 3 derart an geordnet ist, daß der von dem Kolben 4 vollständig frei gegeben ist, wenn dieser in seiner unteren Totpunktlage befindlich ist. Bedarfsweise können mehrere Auslaß schlitze 12 vorgesehen werden. Im vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel ist der Auslaßschlitz 12 so angeordnet, daß er sich radial zu dem der Verbindung zwischen dem Pleuel 6 und dem Kolben 4 dienenden Kolbenbolzen 13 öffnet. Eine andere Anordnung des Auslaßschlitzes 12 ist bedarfsweise möglich. To control the gas exchange, in particular to let off burned gases from the working volume 5 , an outlet slot 12 is used , which is arranged in the cylinder 3 in such a way that the piston 4 is completely released when it is in its bottom dead center position . If necessary, several outlet slots 12 can be provided. In the present exemplary embodiment, the outlet slot 12 is arranged in such a way that it opens radially to the piston pin 13 serving to connect the connecting rod 6 and the piston 4 . Another arrangement of the outlet slot 12 is possible if necessary.

Die Füllung des Arbeitsraums 5 mit Frischgas erfolgt über das Kurbelgehäuse 8 und einen in dem Kolben 4 vor gesehenen Überströmkanal 14, der den in Kolben 4 stirn seitig abschließenden Kolbenboden 15 durchsetzt. Der Überströmkanal 14 ist durch ein Überströmventil 16 ge steuert, das den Überströmkanal 14 zum Gaswechsel in einem vorbestimmten Winkelbereich der Kurbelwelle 7 freigibt. Zu dem Überströmventil 16 gehört, wie auch aus Fig. 2 hervorgeht, ein Ventilteller 17, der arbeitsraum seitig den Kolbenboden 15 bis auf einen ringförmigen, zu der Zylinderwandung des Zylinders 3 verbleibenden Spalt 18 abdeckt. Der Ventilteller 17 kann, wie in Fig. 2 dargestellt, an seiner dem Arbeitsraum 5 zugewandten Seite sphärisch gewölbt sein oder, wie aus den Fig. 1a bis 1e hervorgeht, eine den Gaswechsel beeinflussende, anderweitige Form aufweisen.The filling of the working chamber 5 with fresh gas via the crankcase 8, and a piston 4 in the front viewed overflow channel 14 which extends through the front piston 4 in side final piston head 15th The overflow channel 14 is controlled by an overflow valve 16 , which releases the overflow channel 14 for gas exchange in a predetermined angular range of the crankshaft 7 . As is also apparent from FIG. 2, the overflow valve 16 includes a valve plate 17 which covers the piston crown 15 on the working space side except for an annular gap 18 remaining to the cylinder wall of the cylinder 3 . The valve disk 17 can, as shown in FIG. 2, be spherically curved on its side facing the working space 5 or, as can be seen from FIGS. 1a to 1e, have a different shape which influences the gas exchange.

Rückseitig liegt der Ventilteller 5 mit einer ring förmigen Fläche an einer entsprechenden planen oder kegelstumpfförmigen Sitzfläche an dem Kolbenboden 15 an. Ist der Kolben 4 aus Leichtmetall gefertigt, kann in diesem Bereich ein nicht weiter dargestellter, gehärteter Ventilsitz in den Kolben 4 eingesetzt sein. Der Ventil teller 17 verschließt eine arbeitsraumseitige Öffnung 19 des Überströmkanals 14.On the back, the valve plate 5 rests with an annular surface on a corresponding flat or frustoconical seat on the piston crown 15 . If the piston 4 is made of light metal, a hardened valve seat (not shown ) can be inserted into the piston 4 in this area. The valve plate 17 closes an opening 19 of the overflow channel 14 on the working space side.

Der Ventilteller 17 ist einstückig oder alternativ mittels Bolzen 20 mit Ventilbetätigungselementen 21, 22 verbunden, die sich von dem Ventilteller 17 weg in Rich tung auf die Kurbelwelle 7 zu erstrecken. Die Ventilbetä tigungselemente 21, 22 sind untereinander gleich ausge bildete Winkelelemente, die mit einem Schenkel an dem Ventilteller 17 gehalten sind und deren anderer Schenkel sich längs zu dem Überströmkanal 14 erstreckt. Letzterer Schenkel ist jeweils mit einer Öffnung 23, 24 versehen, bei der er von dem Kolbenbolzen 13 durchgriffen ist. Die Öffnung 23, 24 ist als Langloch ausgebildet, so daß eine Bewegung der Betätigungselemente 21, 22 in Axialrichtung des Kolbens möglich ist. Die aus Ventilteller 17 und den Ventilbetätigungselementen 21, 22, gebildete Einheit ist durch jeweils lediglich symbolisch angedeutete Zugfeder elemente 25, die an dem Kolbenboden 4 verankert sind, und/oder durch Druckfederelemente 26, 27 auf die Schließ stellung des Überströmventils 16 hin vorgespannt. Be darfsweise können auch Biegefederelemente, Tellerfedern oder dergleichen vorgesehen werden.The valve plate 17 is integrally or alternatively connected by means of bolts 20 to valve actuating elements 21 , 22 which extend away from the valve plate 17 in the direction of the crankshaft 7 . The Ventilbetä actuation elements 21 , 22 are mutually identically formed angle elements which are held with one leg on the valve plate 17 and the other leg extends longitudinally to the overflow channel 14 . The latter leg is each provided with an opening 23 , 24 , in which it is penetrated by the piston pin 13 . The opening 23 , 24 is designed as an elongated hole, so that movement of the actuating elements 21 , 22 in the axial direction of the piston is possible. The unit formed from valve plate 17 and the valve actuation elements 21 , 22 is biased by only symbolically indicated tension spring elements 25 , which are anchored to the piston crown 4 , and / or by compression spring elements 26 , 27 to the closed position of the overflow valve 16 . Be may also be provided spring elements, plate springs or the like.

Die Ventilbetätigungselemente 21, 22 sichern das Überströmventil 16 drehfest an dem Kolben 4. Sie durch greifen den Kolbenboden 15 bei dem Überströmkanal 14 be nachbarten Schlitzen 31, 32. Mit ihren vom dem Ventiltel ler 17 abliegenden Stirnflächen 33, 34 wirken die Betäti gungselemente 21, 22 als Stößelelemente, die wenigstens in der Nähe des unteren Totpunktes des Kolbens 4 an ihnen zugeordneten Steuer- oder Kurvenflächen 36, 37 anliegen und gleiten. Die Steuerflächen 36, 37 sind an Kurbelwan gen 38, 39 der Kurbelwelle 7 vorgesehen und an einer dem Kurbelzapfen bezüglich der Drehachse 41 der Kurbelwelle 7 gegenüberliegenden Seite angeordnet. Wie aus den Fig. 1a bis 1e hervorgeht, genügt es, wenn die Steuerflächen 36, 37 über einen beschränkten Winkelbereich der Kurbelwelle 7 ausgebildet sind.The valve actuation elements 21 , 22 secure the overflow valve 16 in a rotationally fixed manner on the piston 4 . You grasp the piston crown 15 in the overflow channel 14 be adjacent slots 31 , 32nd With their from the Ventiltel ler 17 end faces 33 , 34 act Actuate supply elements 21 , 22 as tappet elements, which are at least in the vicinity of the bottom dead center of the piston 4 on them associated control or cam surfaces 36 , 37 and slide. The control surfaces 36 , 37 are provided on Kurbwan gene 38 , 39 of the crankshaft 7 and arranged on a side opposite the crank pin with respect to the axis of rotation 41 of the crankshaft 7 . As is apparent from FIGS. 1 a to 1 e, it is sufficient if the control surfaces 36 , 37 are formed over a limited angular range of the crankshaft 7 .

Die Schmierung des insoweit beschriebenen Verbren nungsmotors 1 erfolgt entweder durch den Frischgasstrom, dem über eine Kraftstoffanlage oder eine Dosierpumpe Schmierstoff zugeführt worden ist, oder über gezielte Zuführung von Schmierstoff zu den Schmierstellen. In beiden Fällen ist kein geschlossener Ölkreislauf vorhan den, so daß der Kolben 4 keine Ölabstreifringe sondern lediglich zwei Kolbenringe 42 zur Abdichtung gegen die Lauffläche aufweist. The lubrication of the combustion engine 1 described so far is carried out either by the fresh gas stream, to which lubricant has been supplied via a fuel system or a metering pump, or by targeted supply of lubricant to the lubrication points. In both cases, there is no closed oil circuit, so that the piston 4 has no oil rings but only two piston rings 42 for sealing against the tread.

Der insoweit beschriebene Verbrennungsmotor 1 arbei tet wie folgt:The internal combustion engine 1 described so far works as follows:

In Fig. 1a ist der Verbrennungsmotor 1 nach Ende eines Spülvorganges zu Beginn eines Verdichtungshubes dargestellt. Der Kolben 4 bewegt sich nach oben und der Arbeitsraum 5 verkleinert sich (Verdichtung). Der Aus laßschlitz 12 ist von dem Kolben 4 verschlossen. Das Überströmventil 16 ist ebenfalls geschlossen. Der Ventil teller 17 sitzt auf dem Kolbenboden 15 und die Stirnflä chen 33, 34 der Ventilbetätigungselemente 21, 22 berühren die Steuerflächen 36, 37 der Kurbelwangen 38, 39 nicht. Durch den Einlaßkanal wird Gemisch in das Kurbelgehäuse 8 gesaugt.In Fig. 1a of the internal combustion engine 1 is illustrated a flushing operation at the beginning of a compression stroke to end. The piston 4 moves upwards and the working space 5 shrinks (compression). From laßschlitz 12 is closed by the piston 4 . The overflow valve 16 is also closed. The valve plate 17 sits on the piston crown 15 and the end faces 33 , 34 of the valve actuating elements 21 , 22 do not touch the control surfaces 36 , 37 of the crank arms 38 , 39 . Mixture is sucked into the crankcase 8 through the inlet channel.

Kurz bevor der Kolben 4 seinen oberen Totpunkt erreicht hat (Fig. 1b) wird das in dem Arbeitsraum einge schlossene Gemisch gezündet. Der sich in dem Arbeitsraum 5 ergebende Druckanstieg drückt im sich anschließenden Arbeitstakt (Fig. 1c) bei geschlossenem Überströmventil 16 und geschlossenem Auslaßschlitz 12 den Kolben 4 nach unten, wobei Arbeit an die Kurbelwelle 7 abgegeben wird. Außerdem schließen die Membranventile 11 und das Gemisch im Kurbelgehäuse 8 wird vorverdichtet.Shortly before the piston 4 has reached its top dead center ( Fig. 1b), the closed mixture is ignited in the working space. The pressure increase resulting in the working space 5 presses the piston 4 downward in the subsequent working cycle ( FIG. 1c) with the overflow valve 16 closed and the outlet slot 12 closed, work being given off to the crankshaft 7 . In addition, the diaphragm valves 11 close and the mixture in the crankcase 8 is pre-compressed.

Zu Ende des Arbeitstaktes gibt der Kolben 4, wie in Fig. 1d dargestellt ist, kurz vor Erreichen seines unte ren Totpunktes den Auslaßschlitz 12 frei, womit Verbren nungsgase aus dem Arbeitsraum 5 ausgelassen werden. Etwa gleichzeitig setzen die Ventilbetätigungselemente 21, 22 mit ihren Stirnflächen 33, 34 auf den Steuerflächen 36, 37 der Kurbelwangen 38, 39 auf. Diese sind vorzugsweise von der Kreisbogenform abweichend derart gekrümmt, daß die als Stößel wirkenden Ventilbetätigungselemente 21, 22 und der Ventilteller 17 nicht abrupt und stoßartig son dern über einen gewissen Bewegungsbereich hinweg abge bremst werden, während sich der Kolben 4 noch vergleichs weise schneller auf die Kurbelwelle 7 und seinen unteren Totpunkt zu bewegt. Der Ventilteller 17 des Überströmven tils 16 hebt somit von dem Kolbenboden 15 ab und gibt den Überströmkanal 14 frei, der durch den Kolben 4 aus dem Kurbelgehäuse 8 in den Arbeitsraum 5 führt (Fig. 1e). Bedarfsweise kann die Steuer- oder Kurvenfläche 36, 37 in dem nun folgenden Bereich eine Erhöhung radial nach außen aufweisen, um das Überströmventil 16 gegen die Kraft der Federelemente 25 und/oder 26, 27 noch weiter zu öffnen. Bei geöffnetem Überströmventil 16 strömt nun vorverdich tetes Frischgas (Luft oder Gemisch) aus dem Kurbelgehäuse 8 durch den Überströmkanal 14 in den Arbeitsraum 5 und treibt vorhandene Verbrennungsgase über den Auslaß schlitz 12 aus.At the end of the stroke, the piston 4 , as shown in Fig. 1d, shortly before reaching its bottom dead center, the outlet slot 12 free, whereby combus- tion gases are released from the working space 5 . At approximately the same time, the valve actuating elements 21 , 22 with their end faces 33 , 34 rest on the control surfaces 36 , 37 of the crank arms 38 , 39 . These are preferably deviated from the circular arc shape in such a way that the valve actuators 21 , 22 and the valve plate 17 acting as tappets are not abruptly and abruptly braked but braked over a certain range of motion, while the piston 4 is still comparatively faster on the crankshaft 7 and moved to bottom dead center. The valve plate 17 of the Überströmven valve 16 thus lifts off from the piston crown 15 and releases the overflow channel 14 , which leads through the piston 4 out of the crankcase 8 into the working space 5 ( FIG. 1e). If necessary, the control or cam surface 36 , 37 can have an increase radially outwards in the area that follows, in order to open the overflow valve 16 even further against the force of the spring elements 25 and / or 26 , 27 . When the overflow valve 16 is open, pre-compressed fresh gas (air or mixture) flows from the crankcase 8 through the overflow channel 14 into the working space 5 and drives existing combustion gases through the outlet slot 12 .

Nach Durchlaufen des unteren Totpunktes heben die Betätigungselemente 21, 22 des Überströmventils 16 mit sich nach oben bewegendem Kolben 4 von den Steuerflächen 36, 37 ab, das Überströmventil 16 schließt und der näch ste Verdichtungstakt beginnt von neuem. Bei diesem wird durch den sich nach oben bewegenden Kolben 4 über die Membranventile 11 Frischgas in das Kurbelgehäuse 16 gesaugt, das bei sich nach unten bewegendem Kolben (Fig. 1b, 1c) und sich schließenden Membranventilen 11 vorver dichtet wird.After passing through the bottom dead center, the actuating elements 21 , 22 of the overflow valve 16 with the piston 4 moving upward lift off from the control surfaces 36 , 37 , the overflow valve 16 closes and the next compression cycle begins again. In this, fresh gas is sucked into the crankcase 16 by the piston 4 moving upward via the diaphragm valves 11 , which is pre-sealed with the piston moving downward ( FIGS. 1b, 1c) and the closing diaphragm valves 11 .

Das Frischgas strömt bei geöffnetem Überströmventil 16 durch einen Ringspalt in den Arbeitsraum 5, der zwi schen dem Ventilteller 17 und dem Kolbenboden 15 freige geben ist. Soll bspw. bei Spülung mit Gemisch ein Ge mischverlust vermieden werden, ist es möglich, den Ring spalt in der Nähe des Auslaßschlitzes 12 durch eine unterhalb des Ventiltellers 17 vorgesehene, in Fig. 1e durch eine strichpunktierte Linie 43 angedeutete Zwi schenwand zu verschließen. Frischgas strömt dann vor wiegend an der dem Auslaßschlitz 12 gegenüberliegenden Seite in den Arbeitsraum 5. When the overflow valve 16 is open, the fresh gas flows through an annular gap into the working space 5 , which is free between the valve plate 17 and the piston crown 15 . If, for example, a mixture loss is to be avoided when flushing with a mixture, it is possible to close the annular gap near the outlet slot 12 by means of an underneath the valve plate 17 provided in FIG. 1e by a dash-dotted line 43 between the wall. Fresh gas then flows mainly into the working space 5 on the side opposite the outlet slot 12 .

Der Verbrennungsmotor 1 weist neben dem durch den Kolben 4 führenden Überströmkanal 14 keine weiteren, insbesondere keine durch den Zylinder oder das Motorge häuse führenden Überströmkanäle auf. Damit ist die Volu menänderung des Kurbelgehäuses 8 bei sich bewegendem Kolben besonders hoch. Die Spülwirkung wird dadurch verbessert, was eine höhere nutzbare Motorleistung erge ben kann.The internal combustion engine 1 has next to the leading through the piston 4 transfer port 14 no further, in particular no housing through the cylinder or the place for engine leading overflow. So that the volu menuehung of the crankcase 8 is particularly high when the piston is moving. This improves the flushing effect, which can result in higher usable engine power.

Eine abgewandelte Ausführungsform des Verbrennungs motors ist in den Fig. 3a bis 3d dargestellt. Dieser Verbrennungsmotor 1 kommt ohne Auslaßschlitz aus. Er weist einen Zylinderkopf mit einem über eine Nockenwelle 51 gegen die Kraft einer Ventilfeder 52 betätigten Aus laßventil 53 auf. Der Verbrennungsmotor 1 ist ein Zwei taktmotor, bei dem die Nockenwelle 51 mit einer mit der Kurbelwellendrehzahl übereinstimmenden Drehzahl läuft. Der Gaseinlaß in das zum Spülen genutzte Kurbelgehäuse 8 ist über ein Einlaßventil 54 gesteuert. Dieses wird entweder von der Nockenwelle 51 oder einer weiteren Nockenwelle 55 betätigt, die synchron mit der Nockenwelle 51 dreht. Das Einlaßventil 54 ist über eine Ventilfeder 56 in seine Schließstellung vorgespannt. Es sitzt in einem durch den Zylinderkopf 2 zu dem Kurbelgehäuse 8 führenden Einlaßkanal 57 und öffnet jeweils während der Aufwärtsbewegung des Kolbens, bei der sich der Arbeits raum 5 verringert.A modified embodiment of the internal combustion engine is shown in FIGS . 3a to 3d. This internal combustion engine 1 does not need an outlet slot. It has a cylinder head with an actuated via a camshaft 51 against the force of a valve spring 52 from lassventil 53 . The internal combustion engine 1 is a two-stroke engine, in which the camshaft 51 runs at a speed that matches the crankshaft speed. The gas inlet into the crankcase 8 used for purging is controlled via an inlet valve 54 . This is actuated either by the camshaft 51 or by another camshaft 55 , which rotates synchronously with the camshaft 51 . The inlet valve 54 is biased into its closed position by a valve spring 56 . It sits in a through the cylinder head 2 leading to the crankcase 8 inlet channel 57 and opens during the upward movement of the piston, in which the working space 5 is reduced.

In dem Kolben 4 ist ein mit seinem Ventilteller 17 mit dem Kolbenboden 15 plan abschließendes Überströmven til 16 angeordnet, das einen durch den Kolben 4 führenden Überströmkanal 14 verschließt. Dieser führt von dem Kurbelgehäuse 8 in den Arbeitsraum 5. Das Überströmventil 16 ist mittels einer Ventilfeder 26′ auf seine Schließ stellung vorgespannt, in der es an einem entsprechenden Ventilsitz bei einer ringförmigen, auf einem Kegelmantel liegenden Fläche anliegt. In the piston 4 is arranged with its valve plate 17 with the piston crown 15 plan concluding Überströmven valve 16 , which closes a leading through the piston 4 overflow channel 14 . This leads from the crankcase 8 into the working space 5 . The overflow valve 16 is biased by a valve spring 26 'to its closed position, in which it bears against a corresponding valve seat with an annular surface lying on a conical surface.

Zur Betätigung des Einlaß- oder Überströmventils 16 dient ein an einem Kurbelzapfen 58 vorgesehener Nocken 59 (Fig. 6). Dieser wirkt auf einen an dem Pleuel 6 vor gesehenen Stößel 61, der über eine Stoßstange 62 das Überströmventil 16 betätigt.A cam 59 provided on a crank pin 58 serves to actuate the inlet or overflow valve 16 ( FIG. 6). This acts on a plunger 61 seen on the connecting rod 6 , which actuates the overflow valve 16 via a bumper 62 .

Der in den Fig. 3a bis 3d veranschaulichte Verbren nungsmotor 1 kann sowohl mit einem Vergaser oder mit einer Kraftstoffeinspritzanlage versehen sein, die über eine Einspritzdüse 63 Kraftstoff in den Einlaßkanal 57 fördert.The combustion engine 1 illustrated in FIGS . 3a to 3d can be provided with a carburetor or with a fuel injection system which conveys fuel into the inlet channel 57 via an injection nozzle 63 .

Die Arbeitsweise entspricht im wesentlichen dem in Fig. 1a bis 1e veranschaulichten Motor. Während dieser jedoch lediglich bezüglich des Überströmventils 16 ein asymmetrisches Steuerdiagramm gestattet, hinsichtlich der Steuerung des Auslaßschlitzes 12 bauartbedingt jedoch symmetrisch war, ist es bei dem in den Fig. 3a bis 3d veranschaulichten Motor möglich, die Steuerdiagramme sowohl des Auslaßventils 51 als auch des Überströmven tils 16 und bedarfsweise des Einlaßventils 54 asymme trisch auszulegen. Dies gestattet die Minimierung von Spülverlusten, was insbesondere bei Ottomotoren mit Gemischspülung von Bedeutung ist. Wird mit reiner Luft gespült und der Kraftstoff in den Zylinder eingespritzt (sowohl bei Diesel als auch bei Otto möglich), tritt dieser Punkt war in den Hintergrund; jedoch läßt sich mit dem asymmetrischen Steuerdiagrammen noch eine bessere Zylinderfüllung erreichen.The method of operation corresponds essentially to the motor illustrated in FIGS. 1a to 1e. During this, however, only with respect to the overflow valve 16, an asymmetric control diagram permitted in terms of control of the outlet 12 due to design, however, was symmetrical, it is in the to 3d illustrated motor possible in the Fig. 3a, the control diagrams of both the exhaust valve 51 and the Überströmven TILs 16 and, if necessary, interpret the inlet valve 54 asymmetrically. This makes it possible to minimize flushing losses, which is particularly important for gasoline engines with mixture flushing. If you purge with pure air and the fuel is injected into the cylinder (possible for both diesel and Otto), this point has faded into the background; however, the asymmetrical control diagrams can achieve even better cylinder filling.

Bedarfsweise kann das Einlaßventil 54 durch einen Drehschieber, einen Flachschieber oder ein Membranventil ersetzt oder näher an dem Kurbelgehäuse 8 angeordnet werden.If necessary, the inlet valve 54 can be replaced by a rotary slide valve, a flat slide valve or a diaphragm valve or can be arranged closer to the crankcase 8 .

Das Kurbelgehäuse 8 ist von Frischgas durchströmt und dient nicht als Ölwanne. Zur Schmierung wird die erforderliche Ölmenge entweder mit dem Kraftstoff oder gesondert eingespritzt. Es ist auch möglich, den Schmier stoff den Schmierstellen gezielt über entsprechende Kanäle oder Bohrungen zuzuführen.Fresh gas flows through the crankcase 8 and does not serve as an oil pan. For lubrication, the required amount of oil is either injected with the fuel or separately. It is also possible to selectively supply the lubricant to the lubrication points via appropriate channels or bores.

Der Betrieb des Verbrennungsmotors 1 ist wie folgt:The operation of the internal combustion engine 1 is as follows:

Wie in Fig. 3a veranschaulicht, beginnt ein Ver dichtungstakt mit sich nach oben bewegendem Kolben und geschlossenem Auslaßventil 53, geschlossenem Überström ventil 16 und offenem Einlaßventil 54. Das in dem Ar beitsraum 5 befindliche Gemisch wird verdichtet, während über den Einlaßkanal 57 frisches Gemisch oder Luft in das Kurbelgehäuse 8 nachströmt. Etwa im Bereich des oberen Totpunktes (Fig. 3b) schließt das Einlaßventil 54, während das Auslaßventil 53 und das Überströmventil 16 geschlossen bleiben. Mit weiterer Drehung der Kurbel welle 7 wird ein Arbeitshub durchgeführt, gegen dessen Ende (Fig. 3c) das Auslaßventil 53 öffnet. Damit wird verbranntes Gemisch aus dem Arbeitsraum 5 ausgelassen. Zugleich beginnt der Nocken, den Stößel 61 anzuheben und über die Stoßstange 62 das Überströmventil 16 zu öffnen (Fig. 3d). Im unteren Totpunkt sind das Auslaßventil 53 und das Überströmventil 16 offen, so daß der Gaswechsel stattfinden kann. Kurz nach Schließen des Auslaßventils 53 schließt auch das Überströmventil 16, womit der Ar beitszyklus bei Fig. 3a erneut beginnt.As illustrated in Fig. 3a, a United compression stroke begins with the piston moving upward and the exhaust valve 53 closed, the overflow valve 16 closed and the intake valve 54 open. The mixture located in the working space 5 is compressed, while fresh mixture or air flows into the crankcase 8 via the inlet channel 57 . Approximately in the area of top dead center ( FIG. 3b), the inlet valve 54 closes, while the outlet valve 53 and the overflow valve 16 remain closed. With further rotation of the crank shaft 7 , a working stroke is carried out, towards the end ( FIG. 3c) of which the outlet valve 53 opens. Burned mixture is thus let out of the work space 5 . At the same time, the cam begins to lift the plunger 61 and to open the overflow valve 16 via the bumper 62 ( FIG. 3d). At bottom dead center, the outlet valve 53 and the overflow valve 16 are open, so that the gas exchange can take place. Shortly after the outlet valve 53 closes, the overflow valve 16 also closes, which starts the cycle in FIG. 3a again.

Eine weitere abgewandelte Ausführungsform des Ver brennungsmotors 1 ist aus Fig. 4a bis 4d ersichtlich. Dieser Verbrennungsmotor 1 arbeitet nach dem Zweitakt prinzip und hat, wie der vorstehend im Zusammenhang mit den Fig. 3a bis 3b beschriebene Motor, ein Überströmven til 16 in dem Kolben 4, das über einen Nocken 59 gesteu ert wird. Dieser ist, wie in Fig. 6 dargestellt, an dem Kurbelzapfen 58 vorgesehen. In den Fig. 4a bis 4d sind zur Verdeutlichung der Arbeitsweise das Überströmventil 16 und der Nocken 59 jeweils separat veranschaulicht.A further modified embodiment of the internal combustion engine 1 can be seen from FIGS . 4a to 4d. This internal combustion engine 1 works on the two-stroke principle and, like the motor described above in connection with FIGS . 3a to 3b, has an overflow valve 16 in the piston 4 , which is controlled via a cam 59 . As shown in FIG. 6, this is provided on the crank pin 58 . In FIGS. 4a to 4d of the operation are the spill valve 16 and the cam 59 are each illustrated separately for clarity.

Im Unterschied zu vorstehend beschriebenen Ausfüh rungsformen des Verbrennungsmotors 1 führt der von dem Überströmventil 16 gesteuerte Überströmkanal 14 nicht in das Kurbelgehäuse 8 sondern zu seitlichen Fenstern an dem Kolben 4, die sein Kolbenhemd durchbrechen. Diesen seit lichen Öffnungen sind in der Kolbenlaufbahn in der Nähe des unteren Totpunktes angeordnete Einlaßschlitze 71 zugeordnet, die von einem Gebläse 72 oder einem Verdich ter mit vorverdichteter Luft beaufschlagt sind. Zur Kraftstoffzufuhr dienen Kraftstoffeinspritzdüsen 63, die Kraftstoff in den zu den Einlaßschlitzen 71 führenden Kanal einspritzen. Bedarfsweise können die Einspritzdüsen auch an dem Zylinder 3 oder dem Zylinderkopf 4 angeordnet sein, so daß der Kraftstoff direkt in den Arbeitsraum 5 eingespritzt wird, um Spülverluste zu vermeiden.In contrast to the embodiments of the internal combustion engine 1 described above, the overflow channel 14 controlled by the overflow valve 16 does not lead to the crankcase 8 but to side windows on the piston 4 which break through its piston skirt. These since Lichen openings are arranged in the piston raceway near the bottom dead center arranged inlet slots 71 , which are acted upon by a fan 72 or a compressor with pre-compressed air. Fuel injection nozzles 63 , which inject fuel into the channel leading to the inlet slots 71, serve to supply fuel. If necessary, the injection nozzles can also be arranged on the cylinder 3 or the cylinder head 4 , so that the fuel is injected directly into the working space 5 in order to avoid flushing losses.

Das Gebläse 72 ist vorzugsweise ein Radialverdich ter, der über ein entsprechendes Getriebe 73 direkt von der Kurbelwelle 7 des Verbrennungsmotors 1 her angetrie ben wird.The blower 72 is preferably a radial compressor, which is driven by a corresponding gear 73 directly from the crankshaft 7 of the internal combustion engine 1 .

Die Steuerung des Auspuffkanals erfolgt wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3a bis 3d über ein von einer Nockenwelle 51 gesteuertes Ventil 53.The exhaust duct is controlled as in the exemplary embodiment according to FIGS . 3a to 3d via a valve 53 controlled by a camshaft 51 .

Das Kurbelgehäuse 8 ist nach außen geschlossen, so daß ein geschlossener Ölkreislauf eingerichtet werden kann. Obwohl es, wie in den Fig. 4a bis 4d dargestellt, prinzipiell möglich ist, daß der Kolben 4 in seinem oberen Totpunkt die Einlaßschlitze 71 freigibt (Fig. 4c) ist es generell von Vorteil, wenn der Kolbenhub so kurz bemessen ist, daß der Kolben 4 mit seinem Kolbenhemd die Einlaßschlitze 71 auch im oberen Totpunkt verschließt. The crankcase 8 is closed to the outside, so that a closed oil circuit can be set up. Although it is possible in principle, as shown in FIGS. 4a to 4d, that the piston 4 releases the inlet slots 71 at its top dead center ( FIG. 4c), it is generally advantageous if the piston stroke is dimensioned so short that the Piston 4 closes the inlet slots 71 with its piston skirt also at top dead center.

Damit wird vermieden, daß sich von dem Verdichter 72 her ein Überdruck in dem Kurbelgehäuse 8 aufbaut.This prevents an overpressure from building up in the crankcase 8 from the compressor 72 .

In Fig. 5 ist ein nach dem Viertaktprinzip arbeiten der Verbrennungsmotor 1 veranschaulicht. Dieser weist, wie der in den Fig. 4a bis 4d veranschaulichte Verbren nungsmotor, einen Kolben 4 mit darin angeordnetem Über strömventil 16 auf, das einen zu seitlichen Einlaß schlitzen 71 führenden Überströmkanal 14 steuert. Das Überströmventil 16 öffnet jeweils in einem vorgegebenen Winkelbereich der Kurbelwelle 7, wenn der Kolben 4 in der Nähe seines unteren Totpunktes ist.In Fig. 5, a work according to the principle of the four-stroke internal combustion engine 1 is illustrated. This has, like the combustion engine illustrated in FIGS . 4a to 4d, a piston 4 with an overflow valve 16 disposed therein, which controls a slot 71 leading to lateral inlet overflow channel 14 . The overflow valve 16 opens in a predetermined angular range of the crankshaft 7 when the piston 4 is near its bottom dead center.

Der Zylinderkopf 2 ist sowohl mit Auslaßventilen 53 als auch mit zusätzlichen Einsatzventilen 81 versehen. Sowohl die Auslaßventile 53 als auch die Einlaßventile 81 sind über Ventilfedern auf ihre Schließstellung hin vorgespannt und über Kipphebel von einer nicht weiter dargestellten Nockenwelle her gesteuert, die mit halber Kurbelwellendrehzahl rotiert.The cylinder head 2 is provided with both exhaust valves 53 and additional insert valves 81 . Both the exhaust valves 53 and the intake valves 81 are biased towards their closed position via valve springs and controlled by rocker arms from a camshaft, not shown, which rotates at half the crankshaft speed.

Zur Schmierung dient ein geschlossenes Kühlsystem. Zur Kraftstoffversorgung sind elektrisch gesteuerte Einspritzdüsen 63 vorgesehen, die gezielt Kraftstoff in den den Einlaßschlitzen 71 zugeführten Luftstrom leiten.A closed cooling system is used for lubrication. Electrically controlled injection nozzles 63 are provided for the fuel supply, which direct fuel in the air flow supplied to the inlet slots 71 .

Der Verbrennungsmotor 1 nach Fig. 5 arbeitet wie folgt:The internal combustion engine 1 according to FIG. 5 operates as follows:

Während die Einlaßventile 81 und die Auslaßventile 53 wie bei einem konventionellen Viertaktmotor geöffnet und geschlossen werden, öffnet das Überströmventil 16 jedesmal, wenn der Kolben 4 in der Nähe seines unteren Totpunktes befindlich ist. Zu Ende des Arbeitstaktes, wenn die Auslaßventile 53 öffnen, wird über die Einlaß schlitze 71 und das offene Überströmventil 16 vorver dichtete Luft in den Arbeitsraum 5 geblasen, was eine Spülung des Arbeitsraums 5 und eine Kühlung des Kolbens 4 und des Verbrennungsmotors 1 bewirkt. Ist der Auspufftakt beendet und der Kolben 4 in der Nähe des oberen Totpunk tes, werden die Auslaßventile 53 geschlossen und die Einlaßventile 81 geöffnet. Nach Ende des Ansaugtaktes, wenn der Kolben in die Nähe seines unteren Totpunktes kommt, schließen die Einlaßventile 81 und das Überström ventil 16 öffnet, um von einem Kompressor oder einem Gebläse her vorverdichtete Luft über die Einlaßschlitze 71 in den Arbeitsraum 5 einzulassen. In dieser Phase öffnen auch die Einspritzdüsen 63, um Kraftstoff in den Arbeitsraum 5 einzuführen. Alternativ kann die Kraft stoffeinspritzung direkt in den Zylinder erfolgen. Der Verbrennungsmotor 1 kann sowohl als Diesel- als auch als Ottomotor ausgebildet sein.While the inlet valves 81 and the outlet valves 53 are opened and closed as in a conventional four-stroke engine, the spill valve 16 opens every time the piston 4 is near its bottom dead center. At the end of the stroke, when the exhaust valves 53 open, slots 71 and the open overflow valve 16 are blown into the working chamber 5 , which causes a flushing of the working chamber 5 and a cooling of the piston 4 and the internal combustion engine 1 via the inlet slots 71 and the open overflow valve 16 . When the exhaust stroke ends and the piston 4 near the top dead center, the exhaust valves 53 are closed and the intake valves 81 are opened. At the end of the intake stroke, when the piston comes close to its bottom dead center, the inlet valves 81 and the overflow valve 16 open to admit compressed air from a compressor or a blower through the inlet slots 71 into the working space 5 . In this phase, the injection nozzles 63 also open in order to introduce fuel into the working space 5 . Alternatively, fuel can be injected directly into the cylinder. The internal combustion engine 1 can be designed both as a diesel engine and as a gasoline engine.

Ein Verbrennungsmotor 1 weist einen durch seinen Kolben 4 führenden Überströmkanal 14 auf, der von einem Überströmventil 16 gesteuert wird. Der Überströmkanal 14 dient der Füllung des Arbeitsraums bzw. Arbeitsvolumens 5 mit Frischgas oder der Unterstützung der Füllung. Er ermöglicht dadurch eine Erhöhung des erzeugten Drehmo ments und ein verbessertes Betriebsverhalten des Motors.An internal combustion engine 1 has an overflow channel 14 leading through its piston 4 , which is controlled by an overflow valve 16 . The overflow channel 14 serves to fill the working space or working volume 5 with fresh gas or to support the filling. It enables an increase in the torque generated and an improved operating behavior of the engine.

Claims

1. Internal combustion engine ( 1 )
with at least one cylinder ( 3 ),
at least one piston (4) in which it is mounted displaceably associated cylinder (3) and whose piston head (15) defining a in the cylinder (3) is connected, variable working volume (5),
with at least one crankshaft ( 7 ) which has at least one eccentrically guided crank pin ( 58 ) which is connected to the piston ( 4 ) via a connecting rod ( 6 ),
with control devices ( 12 ) for controlling the gas exchange into and out of the variable working volume ( 5 ),
characterized,
that the piston ( 4 ) has at least one channel ( 14 ) passing through the piston crown ( 15 ) and
that the control means ( 12 ) includes a valve means ( 16 ) which is net angeord on the piston crown ( 15 ) to control the channel ( 14 ).

2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the on the piston crown ( 15 ) angeord designated valve means ( 16 ) is controlled in dependence on the Kolbenpo position.

3. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the on the piston head ( 15 ) angeord designated valve means ( 16 ) is controlled in dependence on the rotational position of the crankshaft ( 7 ).

4. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the on the piston head ( 15 ) angeord designated valve means ( 16 ) contains at least one seat valve.

5. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the seat valve is a poppet valve, the valve plate ( 17 ) in the open state in the working volume ( 5 ) is lifted off from its valve seat.

6. Internal combustion engine according to claim 4, characterized in that the seat valve is biased by spring means ( 25 ; 26 , 27 ) towards its closed position.

7. Internal combustion engine according to claim 3, characterized in that a cam follower means ( 21 , 22 ) is provided for actuating the valve means ( 16 ), which is actuated by a cam means ( 36 , 37 ; 59 ) connected to the crankshaft ( 7 ).

8. Internal combustion engine according to claim 7, characterized in that the cam means ( 36 , 37 ) contains at least one cam ( 59 ) which is arranged on a on the crankshaft le ( 7 ) provided crank pin ( 58 ).

9. Internal combustion engine according to claim 8, characterized in that the cam is rotatably connected to the crank pin fen ( 58 ).

10. Internal combustion engine according to claim 9, characterized in that the cam follower is a on the connecting rod ( 6 ) mounted tappet ( 61 ) which is connected via a bumper ( 62 ) to the valve means ( 16 ).

11. Internal combustion engine according to claim 7, characterized in that the cam means ( 16 ) contains a cam surface arranged on the crank arm ( 36 , 37 ).

12. Internal combustion engine according to claim 11, characterized in that the cam follower means two to one another spaced parallel plunger ( 21 , 22 ) which engage around the piston pin ( 13 ) and each with a provided on a crank arm NEN cam surface ( 36 , 37 ) interact.

13. Internal combustion engine according to claim 12, characterized in that the valve means ( 16 ) has a valve plate ( 17 ) which is non-rotatably mounted on the piston crown ( 15 ).

14. Internal combustion engine according to claim 13, characterized in that the valve plate ( 17 ) has a little at least in a defined area deviating from the circular shape.

15. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the piston ( 4 ) penetrating channel ( 14 ) connects the crankcase ( 8 ) with the working volume ( 5 ).

16. Internal combustion engine according to claim 15, characterized in that the crankcase ( 8 ) with a fresh gas inlet channel ( 9 , 57 ) is in communication.

17. Internal combustion engine according to claim 16, characterized in that the fresh gas inlet channel ( 9 ) is controlled via a diaphragm valve ( 11 ).

18. Internal combustion engine according to claim 16, characterized in that the fresh gas inlet channel ( 57 ) is controlled via an externally controlled poppet valve ( 54 ).

19. Internal combustion engine according to claim 16, characterized in that the fresh gas inlet channel ( 57 ) is controlled by a slide.

20. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the valve means ( 16 ) is controlled so that it is open in a predetermined angular range of rotation of the crankshaft ( 7 ) around the bottom dead center of the piston ( 4 ).

21. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that at least one externally controlled inlet valve ( 81 ) per cylinder belongs to the control device for controlling the gas exchange.

22. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that at least one externally controlled exhaust valve ( 53 ) per cylinder belongs to the control device for controlling the gas exchange.

23. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the control device for controlling the gas exchange per cylinder includes at least one outlet slot ( 12 ) controlled by the piston.

24. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the channel ( 14 ) through the piston ( 4 ) leads to inlet slots ( 71 ) which are arranged in the cylinder wall at such a place that it communicates with the channel ( 14 ) when the piston ( 4 ) is in a position at its bottom dead center.

25. Internal combustion engine according to claim 24, characterized in that the channel ( 14 ) is acted upon by a fan ( 72 ) or a compressor with fresh gas.

26. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the channel ( 14 ) is supplied with fuel via a fuel injection device ( 63 ).

27. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the internal combustion engine ( 1 ) is a four-stroke engine.

28. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the internal combustion engine ( 1 ) is a two-stroke engine.