DE2331706A1 - Mit kontinuierlicher verbrennung arbeitende hubkolben-brennkraftmaschine - Google Patents
Mit kontinuierlicher verbrennung arbeitende hubkolben-brennkraftmaschineInfo
- Publication number
- DE2331706A1 DE2331706A1 DE2331706A DE2331706A DE2331706A1 DE 2331706 A1 DE2331706 A1 DE 2331706A1 DE 2331706 A DE2331706 A DE 2331706A DE 2331706 A DE2331706 A DE 2331706A DE 2331706 A1 DE2331706 A1 DE 2331706A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- internal combustion
- combustion engine
- piston
- engine according
- chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/02—Hot gas positive-displacement engine plants of open-cycle type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Description
VOLKSWAGEHV/EEK Aktiengesellschaft
31SO Volfsburg
Unsere Zeichen: K 1519
1702-Pt/We/Ti
Unsere Zeichen: K 1519
1702-Pt/We/Ti
6. 73
Kit kontinuierlicher Verbrennung arbeitende Hubkolben-Brennkraftmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine mit kontinuierlicher
Verbrennung arbeitende Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einer Brennkammer, die durch Überströmkanäle zur Zu- und
Abführung des gasförmigen Arbeitsmediums mit den Zylindern der Brennkraftmaschine verbunden ist.
Eine derartige Maschine ist beispielsweise aus der US-PS 3>577»729 bekannt. Dort wird der gesamte im 4-Takt ablaufende
Arbeitsprozeß in jeweils zwei verschiedenen Zylindern durchgeführt, wobei in dem einen Zylinder die Frischluft angesaugt,
verdichtet und gegen Ende des Verdichtungstaktes in die Brennkammer übtrgeschoben wird, während in dem anderen Zylinder
eine im Bereich des oberen Totpunktes aus der Brennkammer zugeführte, hoch verdichtete und hoch erhitzte Abgasinenge unxer
409883/0094
-2- 23317Q6
Arbeit si ei siting expandiert und in einem anschließenden
Takt ausgesohoben wird.
33er Vorteil dieses bekannten Arbeitsverfahrens besteht darin, daß der der verdichteten Luft in der Brennkammer zugeführte
Brennstoff xn einer kontinuierlichen Verbrennung bei stehender Flamme vollständig verbrannt werden kann, so daß der Anteil an
Schadstoffen in den aus der Brennkraftmaschine austretenden Abgasen
verhältnismäßig niedrig ist. Dadurch eignet sich dieses Verfahren insbesondere für die Verwendung in Kraftfahrzeugen,
bei denen aus Gründen der Reinhaltung der Luft immer höhere Anforderungen an die Schadstofffreiheit der Abgase gestellt
werden* Diese Forderungen können nämlich bei den herkömmlichen
Fahrzeugmotoren mit ihrer diskontinuierlichen Verbrennung nur schwer und mit großem Aufwand erreicht werden.
Sun hat sich jedoch gezeigt, daß der Wirkungsgrad dieser bekannten,
mit kontinuierlicher Verbrennung arbeitenden Brennkraftmaschinen wesentlich von dem Wärmeverlust abhängig
ist, der in den Überströmkanal en zwischen der Brennkammer und
den Zylindern der Brennkraftmaschine auftritt. Wenn mit dieser Maschine eine den herkömmlichen Brennkraftmaschinen vergleichbare
Leistung erzielt werden soll, dann ergibt sich als notwendige Forderung, daß.diese tJberströmkanäle so kurz wie nur
irgend möglich ausgeführt werden müssen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun darin gesehen,
eine zur Durchführung des obengenannten Arbeitsprozesses mit kontinuierlicher Verbrennung geeignete Hubkolben-Brennkraft
maschine zu schaffen, die die Voraussetzungen für einen traten
Wirkungsgrad schafft.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung bei einer Hubkolben-Brennkraftmaschine der eingangs genannter. Bauart
409883/0094
■- 3 -
daß jedem Zylinder ein stufenförmig ausgebildeter Kolben
zugeordnet ißt, der alt einer ersten Kolbenstirnfläche einen Koinpreßsionsraum und mit einer zweiten Kolbenstirnfläche
eiien Expansionsraum begrenzt. Die gemäß der Erfindung
vorgesehene stufenförmige Ausbildung des Hubkolbene ermöglicht es, trotz Aufrechterhaltung der Trennung
von Kompressions- und Expansionsraum beide Arbeitsräume in einem Zylinder unterzubringen. Auf diese Weise kann, beispielsweise
um die in den Überströmkanälen auftretenden StrömungBVerluste auszugleichen, durch entsprechende Bemessung
der Kolbenstirnflächen das Volumen des Kompressionsraums größer als das des Expansionsraums gewählt werden.
Diese unterschiedliche Größe der Arbeitsräume würde dann im Gegensatz zu der bekannten Ausführung keine Veränderung
der Massenverhältnisse des Hubkolbentriebwerks bewirken.
Um den hohen Temperaturen im Bereich des Expansionsraumes
standhalten zu können, ist es zweckmäßig, wenn der Kolben zumindest in diesem Bereich an seinem Innenmantel gekühlt
wird. Dies kann dadurch erfolgen, daß der Innenmantel des Kolbens ir.it einem Kühlmittel besprühbar ist, wobei als Kühlmittel
Drucköl vorgesehen sein kann, das aus Düsenöffnungen an dem der Kurbelwelle abgewandten Ende der Pleuelstange ausströmt
.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung soll die Brennkammer seitlich neben den Zylindern im Bereich zwischen dem
KompresBZ-ons- und dem Expansionsraum angeordnet sein. Diese
Anordnung führt zu sehr kurzen Überströmkanälen zwischen der Brennkammer und den Arbeitsräumen, so daß die Wärmeverluste
in den Kanälen verhältnismäßig klein bleiben. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsfona der Erfindung weist die Brennkammer ein rota^ionssymmetrisches, eiförmig ausgebildetes Gehäuse
auf, an «..essen unterem, im Querschnitt größeren Ende eine
409883/0094
BAD ORfGlNAL
von einer topfförmigen, offenen G-ehäuseschale "begreustu
Zündkammer :.ait einer Brennstoffzufuhr- und einer Zündvorrichtung
vorgesehen ist. Dabei kann die topiförmige Gehäuseschale,
um eine innige und gute Vermischung cer zugeführten
komprimierten Luft mit dem eingespritzten Brennstoff zu erreichen, an ihrem Umfang Durchbruche zum im
wesentlichen tangential gerichteten Eintritt der Luft in die Zündkamer aufweisen. Schließlich soll sur Aufrechterhaltung
einer stehenden Flamme an dem offenen Ende der topfförmigen Gehäuseschale ein flammhaltender Blecheinsatz
angeordnet sein.
In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß Mittel zur Steuerung des Gaswechsels zwischen dem Kompressionsraum
und der Brennkammer vorgesehen sind. Dazu kann in dem Überströmkanal zwischen dem Kompressionsraum
und der Brennkammer ein zwischen einer Sitzfläche und einem Anschlag frei bewegliches Tellerventil angeordnet sein, das
im Bereich des oberen Totpunktes des Kolbens vom Kompressionsdruck entgegen dem Brennkammerdruck geöffnet wird. TJm zu verhindern,
daß dieses Ventil bei seiner druckgesteuerten Betätigung allzu starke Geräusche entwickelt und unzulässig
hohe Belastungen erfährt, soll es gemäß einem weiteren Vorschlag beidseitig stoßdämpfend geführt sein. Dazu kann das
Tellerventil kompressionsraumseitig mit einem zentralen
Ventilschaft am Zylindergehäuse in einer Sacklochbohrung gehalten sein, die in der Offenstellung des Ventils über eine
Querbohrung mit dem Kompressionsraum verbunden ist. Auf der anderen Seite, also brennkammerseitig, soll das Tellerventil
von einem an dem Anschlag befestigten Stempel gehalten sein, der in eine am Ventilteller angebrachte Sacklochbohrung
eindringt. Diese Konstruktion, bei der auf beiden Seiten des Tellerventils in Sacklochbohrungen eindringende kolbenartige
Elemente vorgesehen sind, bewirkt, daß durch eine Verdichtung
409883/0094
BAD
des in der Säcklochbohrung eingeschlossenen GasvolumenB
die Aufschlaggeschwindigkeit verzögert und der Aufschlag selbst gedämpft wird.
Anstelle des in dem Überströmkanal angeordneten, frei beweglichen
Ventils kann die Gasweohselsteuerung auch durch
andere Maßnahmen erreicht werden. So kann gemäß einem anderen Vorschlag der Erfindung an dem Kolben ein über
Verbindungsbohrungen mit dem Kompressionsraum verbundener, ringförmiger Überströmraum vorgesehen sein, dessen zum Kolbenmantel
geführte Austrittsöffnungen im Bereich des oberen Totpunktes des Kolbens mit dem im Zylinder angeordneten Überströmkanal
zur Brennkammer korrespondieren. Hier erfolgt der Gaswechsel also durch eine Schlitzsteuerung. Damit nun aber
verhindert wird, daß eine wesentliche Rückströmung von Gas aus der Brennkammer in den Kompressionsraum auftritt, sollen
erfindungBgemäß Mittel zur Vergrößerung des Strömungswiderstandes
für diese Bückströmung vorgesehen sein. Dazu wird vorgeschlagen, daß der Überströmkanal sich in Richtung zur
Brennkammer diffusorartig erweitert und daß die Begrenzungswände des Überströmraums in der Weise ausgebildet sind, daß
rückströmendes Gas verwirbelt wird. Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn an der die Verbindungsbohrungen zu dem Kompressionsraum
aufweisenden Begrenzungswand des Überströmraums der Rückströmung entgegengerichtete Vorsprünge vorgesehen sind.
Diese Vorsprünge wirken als Abreißkanten, die ein Abreißen der Rückströmung unter Wirbelbildung bewirken und so verhindern,
daß sich ein direkter unbehinderter Strömungsweg von der Brennkammer
durch den Überströmkanal und den Überströmraum in den Kompressioneraum ausbildet.
Weitere Vorteile und die wesentlichen Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung enthalten, die die in
der Zeiehnur-g gezeigten Ausführungsbeispiele der Erfindung
näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellungsweise
409883/0094
Figur 1 einer: Längsschnitt durch einen Zylinder und die
Brennkammer einer mit kontinuierlicher Verbrennung arbeitenden Hubkolben-Brennkraftmaschine und
Figur 2 einen Längsschnitt durch Kolben und Zylinder einer anderen Ausführungsforin, bei der die über strömung
aus dem Kompressionsraum in die Brennkammer achlitzgestauert
ist.
In der Figur 1 ist mit 1 der Zylinder einer im 2-Takt-Verfahren
arbeitenden Hubkolben-Brennkraftmaschine gezeichnet, in dem ein Kolben 2 gleitet. Der Kolben 2 ist stufenförmig ausgebildet
und weist eine erste, kreisringförmige Stirnfläche 3 auf, die gegenüber einem Absatz 4 im Zylinder 1 einen als Kompressionsraum wirkenden Arbeitsraum 5 einschließt. Die zweite. Stirnfläche
6 des Kolbens 2 begrenzt gegenüber einem Zylinderkopf 7 einen zweiten Arbeitsraum 8 mit veränderlichem Volumen, der als Expansionsraum
dient.
In der Zeichnung ist nur einer von vielen, vorzugsweise in V-Form angeordneten Zylindern gezeigt. Dabei weisen die einzelnen
Zylinder dieser mehrzylindrigen Brennkraftmaschine den
gleichen Aufbau auf. Die den Zylindern zugeordneten Kolben sind über in Kolben angelenkte Pleuelstangen 9 mit einer gemeinsamen,
hier nicht dargestellten Kurbelwelle verbunden.
Im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbenhubes gibt die als Kompressionskolben wirkende ringförmige Kolbenstirnfläche 3
eine Einlaßöffnung 12 frei, durch die Frischluft aus einem Ansaugkanal 10 angesaugt wird. In dem Ansaugkanal sind beispielsweise
als Drosselklappen 11 ausgebildete Luftzumeßeinrichtungen angeordnet.
Der Kompresßionsraum 5 kann über einen Überströmkanal 13 mit
einer seitl-.cn neben dem Zylinder 1 angeordneten, für alle
409883/0094
Zylinder der Brennkraftmaschine gemeinsamen Brennkammer 14 verbunden werden. Die Brennkammer I4 weist ein rotationssymmetrisches,
etwa eiförmig ausgebildetes Gehäuse 15 auf. Das Gehäuse '5 ist doppelwandig ausgeführt und weist einen
Kühlflüssigkeitsmantel 16 auf, der mit dem Kühlflüssigkeitsmantel
17 des Zylinders sowie mit dem nicht" näher bezeichneten Flüssigkeitsmantel des Tentilkopfes 7 in Verbindung
steht. Über einen Überströmkanal 18 kann die Brennkammer 14 mit der Expansionskammer δ verbunden werden.
Zur Steuerung des Gaswechsels zwischen dem Kompressionsraum 5» der Brennkammer I4 und dem Expansionsraum 8 dient ein in
dem Überströmkanal 15 angeordnetes, frei beweglich geführtes
Tellerventil 19 sowie ein am Ende des Überströmkanals 18 vor der Expansionskammer angeordnetes Heißgasventil 20. Kit 21
ist ein in den Expansionsraum 8 hineinreichendes Auslaßventil bezeichnet, das den Auspuff der expandierten Gase über einen
Auslaßkanal 22 steuert.
Während nun das Heißgasventil 20 und das Auslaßventil 21 in der von herkömmlichen Motoren bekannten Weise gesteuert
werden - ggf. ist es vorteilhaft, wenn zumindest das Heißgasventil 20 zwangsgesteuert ist, wozu das beispielsweise als
Hohlkolben mit einer Kühlmittelfüllung ausgebildete Ventil
an seinem äußeren Ende eine Kulisse 55 zum Eingriff eines gabelförmigen DoppelSchwinghebels für die Zwangssteuerung
aufweist - vird das in dem Überströmkanal 15 angeordnete Tellerventil 19 allein durch den sich beim Hub des Stufenkolbens
2 ergebenden Druckunterschied zwischem dem Korn-, pressionsravjE 5 und der Brennkammer I4 betätigt. Solange
nämlich der Druck in der Brennkammer 14 größer als im KompresBionsraxün
5 ist, steht das Tellerventil 19 in der in der Zeichnung gezeigten Position, in der es den Überströmkanal
absperrend auf seiner Sitzfläche aufliegt. Wird dagegen der
409883/0094
Druck in de:a Koapreseionsraum 5 größer, danr. öffnet άώ.ώ
Tellerventil 19, wobei es an einem flüseigkeitE^akü-il^eiij
den Überströmkanal 13 durchziehenden Steg 2b zur Anlage
kommt.
Damit ein a^i zu hartes und geräuschvolles Aufschlagen cLeu
Tellerventi._s in den beiden Entstellungen vermieden wird,
ist es beidseitig stoßdämpfend geführt. Dazu dient zunächst ein am Tellerventil angeordneter zentraler Ventilschaft 25»
der auf der Seite der Kompressionskammer 5 in eine Sacklochbohrung
24 '3Jn Zylinder 1 kolbenartig eintaucht. Dabei erfolgt
eine Verdichtung des in der Sacklochbohrung eingeschlossenen Luftvolumen3, wodurch die Aufschlaggeschwindigkeit des Ventiltellers
verzögert wird. Zur Auffüllung des als Luftfeder wirkenden Luftpolsters dient eine Querbohrung 25» die von dem
Ventilschaft 23 in der Offenstellung des Ventils 19 freigegeben
wird und die Sacklochbohrung mit dem Kompressionsraum 5 verbindet.
Auf der anderen Seite des Ventils 19 wird eine ähnliche
Dämpfungswirkung durch einen an dem Mittelsteg 26 angebrachten
Stempel 27 erzielt, der bei der Öffnung des Tellerventils 19 in eine an dem Ventilteller angeordnete Sacklochbohrung
28 eintaucht.
Der Überströmkanal 13 mündet im wesentlichen tangential in
das doppelvandige Gehäuse 15 der Brennkammer 14 ein, so daß
die durch den Überströmkanal 13 in die Brennkammer einströmende Luft eine Rotationsbewegung um die Längsachse der
Brennkammer I4 ausführt. Im Bereich des unteren, im Querschnitt
größeren Endes des eiförmig ausgebildeten Gehäuses weist die Brennkammer 14 eine Zündkammer 30 auf, die von einer
topfförmigen, zur Brennkammer hin geöffneten Gehäuseschale begrenzt w~rd und in die eine Zündvorrichtung 3I und eine
Brennstoffzuführeinrichtung 32 einmündet. Die Gehäuseschale
409883/0094
SAD ORIGINAL
zeigt an ihrem Umfang Durchbrüche 33 zum Eintritt von Luft
aus der Brennkammer 14· Am offenen Ende der topfförmigen
Gehäuseaehc„le 29 ist ein flammhaltender Blecheinsatz 34
angeordnet, der nach der Beendigung des Startvorganges eine stabile, stehende Flamme gewährleistet.
Mit 36 ist in der Figur 1 das der Kurbelwelle abgewandte
Ende der Pleuelstange 9 bezeichnet, an dem Dilsenboiirungen
vorgesehen sind, durch die Drucköl in kegelförmigen Sprühstrahlen 37 zur Kühlung der im Bereich des Expansionsraumes
8 liegende.! Innenkontur des Stufenkolben 2 austritt. Dieses
Drucköl kann dazu über Längsbohrungen in der Pleuelstange zum Pleuelstangenkopf 36 transportiert sein.
Nachfolgend soll nun die Betriebsweise der in der Zeichnung gezeigten Hubkolben-Brennkraftmaschine anhand eines Arbeitszyklus
geschilert werden. Zunächst wird beim Abwärtsgang des
Stufenkoltens etwa im Bereich des unteren Totpunktes von dem
ringförmigen Kompressionskolben 3 die Einlaßöffnung 12 geöffnet, se daß durch den Ansaugkanal 10 Frischluft in den
Kompressionsraum 5 angesaugt wird. Beim Aufwärtsgang des Stufenkolbens 2 verdichtet der ringförmige Kompressionskolben 3 c-ie angeeaugte Luftmenge so lange, bis einige
Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt der Kompressionsdruck
den Druck in der Brennkammer I4 erreicht hat. In diesem Moment öffnet das Tellerventil 19 den Überströmkanal 13,
so daß bei der Weiterbewegung des Kompressionskolbens 3
die komprimierte Luft aus dem Kompressionsraum 5 in die Brennkammer 14 übergeschoben wird. Das Überschieben der
komprimierten Frischluft wird im oder kurz nach dam oberen Totpunkt des Kompressionskolbens beendet, indem dar in der
Brennkammer 14 vorhandene Gasdruck das Tellerventil 19 auf .
seine Sitzfläche zurückdrückt. Um beim Öffnen und Schließen des Tellerventils 19 ein hartes Aufschlagen des Ventiltellers
zu vermeiden, ist die oben bereits beschriebene &asdämpfung
409883/0094
BAD ORIGINAL
auf beiden Yentilseiten vorgesehen.
Die hoch verdichtete Brsnnluft strömt nun tangential aus
dem Überströmkanal 13 ir- die Brennkammer 14 ein und "bildet
dort einen Luftwirbel, vo.i dem ein kleiner Seil durch dia
am Umfang der zentral angeordneten Gehäuseschale 29 "befindlichen Durchbrüche 33 in die Zündkammer 30 eindringt.
Die in die Zündkammer 30 gelangte Luft erfaßt den Brennstoffstrahl
einer oder mehrerer Einspritzdüsen der Brennstoff zuführeinrichtung 32, verwirbelt diesen und bildet so
ein luftarmes, gut zündfähiges Brennstoff-Luftgemisch.
Während dee Starts und des Kaltlaufs der Brennkraftmaschine wird dieses Gemisch mit Hilfe einer Zündvorrichtung 31 gezündet,
die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Hochspannucgszündkerze gebildet wird, jedoch ohne weiteres
auch aus einer Glühspirale oder einem Vorglühkörper bestehen kann. Die Z-ündhilfe muß nun so lange aufrechterhalten werden,
bis der die Zündkammer 30 teilweise überdeckende Flammenhalter
34 Selbstzündung und eine stabile Flamme gewährleistet.
Im mittleren Bereich der rotationssymmetrischen, vorzugsweise eiförmig ausgebildeten Brennkammer 14 mischt sich der Hauptteil
der rotierenden Brennluft mit den aus der Zündkammer austretenden, verbrennenden Gasen, wodurch eine vollständige
Verbrennuni; des zugeführten Brennstoffes und damit ein extrem niedriger .Anteil von schädlichen Stoffen im Abgas gewährleistet
wird.
Das eiförmig ausgebildete Brennkammergehäuse 15» das seitlich
neben den Zylindern 1 etwa im Bereich zwischen dem Kompressionsraum 5 und dem Expansionsraum 8 angeordnet ist, ermöglicht
kurze und kleinvolumige und deshalb besonders günstige Überströmkanäle
I3 zwischen dem Kompressionsraum 5 13^d der Brennkammer
14·
409883/0094
Die hoch gespannten, noch erhitzten Brenngase gelangen nun
über den Überströmkanal 18 in den ventil- oder ggf. dreh-3Chiebergestcuerten
Expansionsraum 8, wo sie expandieren und den Stufenkolben 2 in seine untere Totpunktlage drücken.
Beim Aufwärt*,gang des Stufenkolbens 2 öffnet dann das in
bekannter We:.se nockengesteuerte Auslaßventil 21,' so daß die
Abgase über cen Auelaßkanal 22 ins Freie gelangen.
Da das Heißgas-Einlaßventil 20 nur kurzzeitig geöffnet ist undjUm Zeitverluste zu vermeiden,auch extrem schnell geöffnet
und geschlossen werden muß, wird dieses Ventil zweckmäßigerweise zwangsweise bzw. desmodromisch gesteuert. In der Figur
der Zeichnung befindet sich daher am äußeren Ende des Ventils 20 eine Kulii2se, in die ein gabelförmiger Doppel schwinghebel
für die Zwangssteuerung eingreift. Um der hohen Temperaturbelastung
standzuhalten, ist das Ventil 20 aus einem hoch hitzebeständigen Werkstoff gefertigt und als Hohlzylinder mit einer
geeigneten Kühlmittelfüllung, beispielsweise Salzfüllung, versehen. Zur Kühlung der ebenfalls wärmemäßig hoch belasteten
Kolbenstirnfläche 6 dient das an der Innenkontur 33 des Kolbens
aufgesprühte Drucköl, das aus dem Pleuelstangenkopf 56 durch
entsprechende Düsenöffnungen ausströmt.
Abweichend von der in der Zeichnung gezeigten Ausführung könnte selbstverständlich der Einlaßkanal 10 auch im Bereich des oberen
Totpunktes des Stufenkolbens in den Kompressionsraum münden, wobei allerdings dann eine Ventilsteuerung vorgesehen werden
müßte. In jedem Fall wird durch die besondere Anordnung des stufenförmig ausgebildeten Kolbens, an dessen einer Stirnfläche
ein Kompressionsraum und an dessen anderer Stirnfläche ein Expansionsraum vorgesehen ist, während zweier Takte, also des Auf-
und Abwärtshubes des Kolbens von dem Kompressionskolben Frischluft angesaugt, verdichtet und in die Brennkammer übergeschoben,
während gleichzeitig in dem Expansionsraum 8 das unter hoher Temperatur u:id hohem Druck stehende Verbrennungsgas aus der Brenn-
409883/0094
kammer 14 eingelassen wird, dort expandiert und sciil_c.-Ilicli
wieder ausge.-choben wird. Besonders au erwähnen 2.0t, da3
die erfindun^sgemäße Ausbildung des Stufenkolbens auch die
Möglichkeit bietet, die beiden Kolbenetirniiächen unterschiedlich
g::oß auszuführen, so daß beispielsweise dtr Kompressionsrauu
ein größeres Volumen als der Expanbuonuraus. aufweist.
Durch diese unterschiedliche Bemessung der beiden Arbeitsräume können die in den Überströmkanälen I5 und 18 und
der Brennkammer I4 auftretenden Strömungsverluste ausgeglichen
werden.
In der Figur 2 ist eine andere Steuermöglichkeit für das tiberschieben
der komprimierten Luft aus dem Kompressionsraum 5 in die Brennkammer I4 gezeigt. Dazu weist der Stufenkolben 2
im Bereich der ringförmigen, als Kompressionskolben wirkenden Stirnfläche >
einen umlaufenden Überströmraum 40 auf, der über mehrere Bohrungen 41 mit dem Kompressionsraum 5 in. Verbindung
steht. Der Überströmraum 40 hat rotationssymmetrische, im Längsschnitt
etwa bogenförmige Begrenzungswände 45 und 46 und weist
eine oder mehrere am äußeren Umfang des Kolbenschafts des Expansionskolbens 6 angeordnete Austrittsschlitze 42 auf, die im
oberen Totpunkt des Stufenkolbens 2 mit einem mit dem Überströmkanal 131 verbundenen Ringkanal 43 korrespondieren. Während des
Kompressionstaktes wird die hoch verdichtete Luft über die kleinen, schräg verlaufenden Bohrungen 41 in den Überströmraum
geschoben und entspannt sich im Bereich des oberen Totpunktes über den Austrittsschlitz 42, den Hingkanal 45 und den Überströmkanal
15' in die hier nicht gezeigte Brennkammer. Das wesentliche an der in der Figur 2 gezeigten Konstruktion ist
nun, daß durch die besondere Ausbildung des Überströmkanals 1J'
und der Begranzungswände des Überströmraumes 40 ein großer Teil
des beim Abwärtsgang des Stufenkolbens 2 zur Rückströmung aus der Brennkammer neigenden Gases durch Wirbelbildung daran gehindert
wird, in den Verdichtungsraum zurückzuströmen. Diese Rückstromsperre wird dadurch erreicht, daß der Strömungswider-
409883/0094
BAD ORIGINAL
stand des Sti-Omungsmediums an den Begrenzungswänden wesentlich
größer ist als für die Hinströmung zur Brennkammer.
Diese Widerstandsvergrößerung für den Rückströmweg wird beispielsweise lurch den für diese Richtung sich verengenden
Überströmkanal 13' und durch die wirbelerzeugende Form der
Begrenzungswände 45 und 46 des Überströmraums 40 erreicht.
Besonders der an der Begrenzungswand 45 vorgesehene, der
Ruckströmung entgegengerichtete Vorsprung 44 bewirkt eine
wesentliche Vergrößerung des'Strömungswiderstandes für die Rückströmung, indem er die wandnahe Strömung unter Wirbeibildung
abreißen läßt und im übrigen das Strömungsprofil an die gegenüberliegende Begrenzungswand 46 drängt. Vor allem
wird dadurch erreicht, daß die Strömung.keinen direkten Weg
von dem Austrittsschlitz 42 zu den schräg verlaufenden Bohrungen
41 findet und daß so die Rückströmverluste ohne Anordnung
eines besonderen Ventils im Überströmkanal zwischen dem Kompressionsraum und der Brennkammer auf einem erträglichen
Maß gehalten werden. Diese Gegenstromsperre braucht ihre Wirkung auch nur solange aufrechterhalten, als der Auslaßschlitz
42 noch mit dem Ringraum 45 korrespondiert. Deshalb ist es zweckmäßig, wenn die axiale Höhe der Ausströmschlitze
42 so klein wie bearbeitungstechnisch vertretbar ausgeführt wird. Schließlich kann es auch zweckmäßig sein,
wenn der ttberströmraum 4O nicht streng rotationssymmetrisch
ausgeführt ist, sondern vom Bereich der Auslaßschlitze aus in UmfangBrichtung gesehen bis zur diametral gegenüberliegenden
Stelle kleider wird.
Anstelle de:: in der Figur 1 gezeigten Druckölbeßprühung der Innenwand des Stufenkolbens aus an dem Pleuelstangenkopf angeordneten
Düsenbohrungen kann eine wirkungsvolle Kühlung des Arbeitskolbans auch mit Hilfe von an sich bekannten, fest an dem
Kurbelgehäuse angebrachten Öl-Strahldüsen erreicht werden. Diese Öl-Strahldüsen wurden dann kontinuierlich Öl auf die Innenkontur
des oszillierenden Kolbens bzw. in besonders ausgebildete Ölführungakaräle
im Innern des Kolbenbodens spritzen.
409883/0094
Claims (20)
- Ansprüchekontinuierlicher Verbrennung arbeitende Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Brennkammer, die durch Überströmkanäle zur Zu- und Abführung des gasförmigen Arbeitsmediums mit den Zylindern der Brennkraftmaschine verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Zylinder (1) ein stufenförmig ausgebildeter Kolben (2) zugeordnet ist, der mit einer ersten, ringförmigen Kolbenstirnfläche (3) einen Kompressionsraum (5) und mit einer zweiten Kolbenstirnfläche (6) einen Expansionsraum (8) begrenzt.
- 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolbenstirnflächen (3» 6) unterschiedlich groß sind.
- 3· Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kolbenstirnfläche (3) größer als die zweite Kolbenstimfläche (6) ist.
- 4. Brennkraf -maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch · gekennzeichnet, daß der Kolben (2) zumindest im Bereich der den Expan3ionsraum (8) begrenzenden zweiten Kolbenstirnfläche (6) an seinem Innenmantel (38) gekühlt ist.
- 5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4> dadurch gekennzeichnet, der der Ionenmantel (38) des Kolbens (2) mit einem Kühlmittel besprühbar ist.409883/009A
- 6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittel Druckö'l vorgesehen ist, das aus Diisenöffnungen an dem der Kurbelwelle abgewandten Ende (56) der Pleuelstange (9) ausströmt.
- 7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (14) seitlich neben den Zylindern (1) im Bereich zwischen dem Kompressionsraum (5) und dem Expansionsraum (8) angeordnet ist.
- 8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (14) ein rotationssymmetrisches, eiförmig ausgebildetes Gehäuse (16) aufweist, an dessen unterem, im Querschnitt größeren Ende eine von einer topfförmigen, offenen Gehäuseschale (29) begrenzte Zündkammer (30) mit einer Brennstoffzuführeinriohtung (32) und einer Zündvorrichtung (31) vorgesehen ist.
- 9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die topfförmige Gehäuseschale (29) an ihrem Umfang Durchbrüche (33) zum im wesentlichen tangential gerichteten Eintritt von komprimierter Luft in die Zündkammer (30) aufweist.
- 10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß an dem offenen Ende der topfförmigen Gehäuseschale (29) ein flammhaltender Blecheinsatz (34) angeordnet ist.
- 11. Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Steuerung des Gaswechsels zwischen dem Kompressionsraum (5) und der Brennkammer (14) vorgesehen sind.409883/0094
- 12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 'ii, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Überströmkanal (13) zwischen aesi KompresExonsraum (5) und der Brennkammer ('4) sin zwi^chei. einer Sitzfläche und einem Anschlag (26) frei bewegliches Tellerventil (19) angeordnet ist, das im Bereich des oberen Totpunktes des Kolbens vom !Compressionsdruck entgegen äex. Brennkammerdruck geöffnet wird.
- 13· Brennkraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Tellerventil (19) beidseitig stoßdämpfend geführt ist.
- 14· Brennkraftmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Tellerventil (19) kompressionsraumseitig mit einem zentralen Ventilschaft (23) in einer Sacklochbohrung (24) des Zylindergehäuses gehalten ist, die in der Offenstellung des Ventils über eine Querbohrung (25) mit dem Kompressionsraum (5) verbunden ist.
- 15· Brennkraftmaschine nach Anspruch I3, dadurch, gekennzeichnet, daß das Tellerventil (19) brennkammerseitig von einem an dem Anschlag (26) befestigten Stempel (27) gehalten ist, der in eine am Ventilteller angebrachte Sacklochbohrung (28) eindringt.
- 16. Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kolben (2) ein über Verbindungsbohrungen (4I) mit dem Kompressionsraum verbundener ringförmiger tTberstromraum (40) vorgesehen ist, dessen zum Kolbenmantel geführte Austrittsöffnungen (42) im Bereich des oberen Totpunktes des Kolbens mit dem im Zylinder (1) angeordneten Überströmkanal (131) zur Brennkammer korrespondieren.
- 17· Brennkraftmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Vergrößerung des Strömungswiderstandes für409883/0094die BückBtrömung aus der Brennkammer (14) i& den Koapressioneraum (5) vorgesehen sind.
- 18. Brennkraftmaschine nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnetj daß der Überströmkanal (i3f) sich in Sichtung zur BrenrJcamiaer (14) diffusorartig erweiternd ausgebildet ist.
- 19· Brennkraftmaschine nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungswände (45» 46) des Übazsttömraums (40) in der Weise ausgebildet sind, daß das rückströmende Gas verwirbelt wird.
- 20. Brennkraftmaschine nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß an der die Verbindungsbohrungen (4I) zu dem Kompressionsraum (5) aufweisenden Begrenzungswand (45) dee Übexstaömxaums (40) der Rückströmung entgegengerichtete Vorsprünge (44) vorgesehen sind.40988 3/0094
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2331706A DE2331706A1 (de) | 1973-06-22 | 1973-06-22 | Mit kontinuierlicher verbrennung arbeitende hubkolben-brennkraftmaschine |
US05/475,295 US3973393A (en) | 1973-06-22 | 1974-05-31 | Reciprocating internal combustion engine with continuous combustion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2331706A DE2331706A1 (de) | 1973-06-22 | 1973-06-22 | Mit kontinuierlicher verbrennung arbeitende hubkolben-brennkraftmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2331706A1 true DE2331706A1 (de) | 1975-01-16 |
Family
ID=5884714
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2331706A Pending DE2331706A1 (de) | 1973-06-22 | 1973-06-22 | Mit kontinuierlicher verbrennung arbeitende hubkolben-brennkraftmaschine |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3973393A (de) |
DE (1) | DE2331706A1 (de) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7765785B2 (en) * | 2005-08-29 | 2010-08-03 | Kashmerick Gerald E | Combustion engine |
EP2711500B1 (de) * | 2007-11-12 | 2016-02-10 | GETAS Gesellschaft für thermodynamische Antriebssysteme mbH | Axialkolbenmotor |
US8490380B2 (en) * | 2008-01-17 | 2013-07-23 | Advanced Propulsion Technologies, Inc. | Internal continuous combustion engine system |
EP2456955A2 (de) * | 2009-07-24 | 2012-05-30 | GETAS Gesellschaft für thermodynamische Antriebssysteme mbH | Axialkolbenmotor, verfahren zum betrieb eines axialkolbenmotors sowie verfahren zur herstellung eines wärmeübertragers eines axialkolbenmotors |
EP2456967A2 (de) * | 2009-07-24 | 2012-05-30 | GETAS Gesellschaft für thermodynamische Antriebssysteme mbH | Axialkolbenmotor, verfahren zum betrieb eines axialkolbenmotors sowie verfahren zur herstellung eines wärmeübertragers eines axialkolbenmotors |
US10247065B2 (en) * | 2015-06-19 | 2019-04-02 | Cesar Mercier | Two-stroke internal combustion engine with crankcase lubrication system |
WO2020007418A1 (de) | 2018-07-04 | 2020-01-09 | GETAS GESELLSCHAFT FüR THERMODYNAMISCHE ANTRIEBSSYSTEME MBH | Axialkolbenmotor und betriebsverfahren zum betrieb eines axialkolbenmotors |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR371750A (de) * | ||||
US647651A (en) * | 1898-07-30 | 1900-04-17 | William Robert Dow | Gas-engine. |
US972504A (en) * | 1908-03-23 | 1910-10-11 | Walter F Brown | Continuous-combustion heat-engine. |
US2227896A (en) * | 1936-04-14 | 1941-01-07 | Thomas Ratcliffe | Internal combustion engine and the charging thereof |
US2407429A (en) * | 1944-05-19 | 1946-09-10 | Fairbanks Morse & Co | Wrist pin assembly |
US2396500A (en) * | 1944-07-11 | 1946-03-12 | Shell Dev | Oil cooled piston |
US2543758A (en) * | 1947-06-13 | 1951-03-06 | Jr Albert G Bodine | Standing wave heat engine with means for supplying auxiliary air |
US3757748A (en) * | 1972-01-17 | 1973-09-11 | J Arney | Rotating combustion engine |
-
1973
- 1973-06-22 DE DE2331706A patent/DE2331706A1/de active Pending
-
1974
- 1974-05-31 US US05/475,295 patent/US3973393A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US3973393A (en) | 1976-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19535147C2 (de) | Hubkolbenbrennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder | |
DE10123646B4 (de) | Zweitakt-Verbrennungsmotor | |
DE2911889C2 (de) | ||
DE69533226T2 (de) | Zwillingskolbenbrennkraftmaschine | |
DE4219955B4 (de) | Zweitaktbrennkraftmaschine für Motorkettensägen | |
EP0302045B2 (de) | Zweitakt-Brennkraftmaschine | |
DE2719228A1 (de) | Einspritzeinrichtung fuer eine innenbrennkraftmaschine | |
DE69924432T2 (de) | Brennkraftmaschine | |
DE2331706A1 (de) | Mit kontinuierlicher verbrennung arbeitende hubkolben-brennkraftmaschine | |
DE3917943A1 (de) | Dieselmotor | |
DE3843521C2 (de) | ||
EP0733158A1 (de) | Gesteuerte zweitakt-brennkraftmaschine | |
DE4012492A1 (de) | Zweitakt-hubkolben-brennkraftmaschine mit ladungswechselventilen und umkehrspuelung | |
DE2928450A1 (de) | Motor-drehventilanordnung | |
DE102019128935B4 (de) | Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine | |
DE1961322A1 (de) | Wassergekuehlter Zylinderkopf | |
DE3238736A1 (de) | Brennkraftmaschine mit kraftstoffeinspritzung | |
DE4418844C2 (de) | Zweitaktbrennkraftmaschine mit Ladezylinder | |
DE4408553C1 (de) | Vorrichtung zur Gemischeinblasung für eine Brennkraftmaschine | |
DE964364C (de) | Zweitaktbrennkraftmaschine, insbesondere luftgekuehlte Dieselmaschine | |
DE1526329A1 (de) | Verbrennungsmotoren mit Druckzuendung | |
DE3223280A1 (de) | Brennkraftmaschinenanordnung | |
DE2910273C2 (de) | Brennkraftmaschine | |
DE4425942C2 (de) | Kolben für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine | |
DE3590313T1 (de) | Verfahren zum Verbessern des Betriebes einer Brennkraftmaschine mit kurzem Arbeitstakt und Brennkraftmaschine mit verbessertem Betrieb mit kurzem Arbeitstakt und vereinfachtem Aufbau |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OHJ | Non-payment of the annual fee |