DE2447121A1 - Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Description

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9452-74/ΒΤ

Ernest Blaney Dane, Jr. , 5 7 Tyler Road, Belmont, Massachusetts 02178, Ver.St.A.

Verbr ennung skra ftma schine

Die Erfindung betrifft Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere Verbrennungskraftmaschinen mit geschichteter Ladung.

Ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer mechanischen Einrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, die in der Verbrennungskraftmaschine in Nähe der Zündeinrichtung eine reiche Brennstoffladung abgrenzt und beim Einleiten der Brennstoffzündung eine ungedrosselte Verbindung dieser Ladung mit der Hauptverbrennungskammer der Verbrennungskraftmaschine gestattet, um die Mischung zu steuern und eine im wesentlichen vollständige Verbrennung des Kraftstoffs zu erzielen. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist insbesondere die Schaffung einer getrennten brennstoffeinspritz-Zündkammer, die mit einer Hauptverbrennungskammer der Verbrennungskraftmaschine in Verbindung steht. Diese getrennte Kammer weist während der Brennstoffeinspritzung in diese eine gedrosselte Verbindung mit der Verbrennungskammer und während der Brennstoff zündung eine ungedrosselte Verbindung mit der Verbrennungskammer auf. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist

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die Herrichtung von mit Drehventil arbeitenden Maschinen für einen Betrieb mit geschichteter Ladung.

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Verbrennungskammer, mit einem Glied mit einem langgestreckten Kanal, dessen eines Ende mit der Verbrennungskammer in Verbindung steht und eine ungedrosselte Öffnung in die Verbrennungskammer aufweist, und mit einer Brennstoffeinspritzdüse, die Brennstoff in das andere Ende des Kanals einspritzt. Eine Trennwand versperrt teilweise die Öffnung und bildet mit dem Kanal eine Brennstoffeinspritzkammer mit einer gedrosselten offenen Mündung, die während des Einspritzens von Brennstoff mit der Verbrennungskammer in Verbindung steht. Die Trennwand und das den Kanal aufweisende Glied sind gegeneinander bewegbar, vorzugsweise drehbar, angeordnet. Die Trennwand weist eine begrenzte ümfangserStreckung auf, wodurch sie nach der Brennstoffeinspritzung aus der Nähe der Öffnung entfernt wird und während der Brennstoffzündung eine ungedrosselte Verbindung des Kanals mit·der Verbrennungskammer vorsieht.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung versperrt die Trennwand einen Hauptteil des Querschnitts der öffnung und weist die öffnung an dem der Verbrennungskammer benachbarten Ende des Kanals einen Querschnitt auf, der wenigstens so groß ist wie der Querschnitt des anderen Endes des Kanals, wobei die Wände des Kanals einen ungedrosselten Durchtritt von seinem einen Ende zu seinem anderen Ende vorsehen.

Bei einer besonderen bevorzugten Ausführungsform sieht die Erfindung ein stationäres Ventilgehäuse vor. Das den Kanal aufweisende Glied ist ein im Ventilgehäuse befindliches Drehventilglied. Dieses Glied weist am Ende des Kanals gegenüber der öffnung eine Ventilöffnung auf und kann die Ventilöffnung, die Öffnung und den Kanal in einem Kreis der Drehung des Glieds tragen. Die Brennstoffeinspritzdüse ist im Ventilgehäuse in einem Kreis-

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sektor angeordnet, der zum Einspritzen von Brennstoff in den Kanal von der Ventilöffnung überquert wird. Die Trennwand weist eine Umfangsabmessung auf, die kleiner ist als diejenige der Öffnung, und ist in Nähe der öffnung angeordnet, wenn die Ventilöffnung mit der Brennstoffeinspritzdüse in Verbindung steht.

Bei der besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält zusätzlich das Ventilgehäuse in Sektoren des von der Ventilöffnung in Drehrichtung des Ventilglieds aufeinanderfolgend überquerten Kreises eine Einlaßöffnung, die Brennstoffeinspritzdüse, die Zündeinrichtung und einen Auslaßkanal, wobei die sich in ümfangsrichtung zwischen dem Einlaßkanal und der Zündeinrichtung erstreckende Trennwand vorzugsweise nach dem Einlaßkanal beginnt und an der Zündeinrichtung endet. Die Verbrennungskammer enthält einen Zylinder, während das Ventilglied um eine Achse drehbar ist, die vorzugsweise mit derjenigen des Zylinders zusammenfällt, wobei die Öffnung sich im allgemeinen radial gegenüber der Achse erstreckt und die Trennwand in radialer Richtung kleiner als die Öffnung ist. Die Trennwand ist vorzugsweise mit einer Wand des Zylinders verbunden.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt eines Zylinders einer die Erfindung enthaltenden Verbrennungskraftmaschine;

Fig. 2 eine verkleinerte schematische Draufsicht auf den in Fig. 1 gezeigten Zylinderkopf mit den gegenseitigen Lagen der darin befindlichen Öffnungen und Trennwand;

Fig. 3 eine verkleinerte schematische Draufsicht auf das im Zylinderkopf verwendete Schublager;

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Fig. 4 einen vergrößerten schematischen Schnitt der im Zylinder verwendeten Brennstoffeinspritzdüse;

Fig. 5 eine Ansicht entlang der Linie 5-5 von Fig. 4;

Fig. 6 einen schematischen Schnitt eines Zylinders einer Verbrennungskraftmaschine mit einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 eine verkleinerte schematische abgewickelte Ansicht der inneren Zylinderwand des in Fig. 6 gezeigten Zylinderkopfs mit den gegenseitigen Lagen der darin befindlichen öffnungen und Trennwand;

Fig. 8 eine abgewickelte Ansicht entlang der Linie 8-8 von Fig. 6 mit der Anordnung der öffnung des Drehventils zur Verbrennungskammer;

Fig. 9 eine verkleinerte schematische Draufsicht der Ventilantriebsanordnung, die bei einer Verbrennungskraftmaschine gemäß der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform verwendet wird.

Insbesondere in Fig. 1 ist ein Zylinder einer gemäß der Erfindung gebauten Viertaktverbrennungskraftmaschine dargestellt. Die Verbrennungskraftmaschine bei der besonderen dargestellten Ausführungsform ist von der Bauart mit Drehventil.

Die Verbrennungskraftmaschine enthält einen allgemein mit 100 bezeichneten Motorblock 110. Der Block 110 enthält einen Zylinder 111 mit einem darin hin- und hergehend angeordneten Kolben 112, der zusammen mit dem Kopf 100 eine Hauptverbrennungskammer 113 begrenzt. Ringe 114 dichten den Kolben 12 gegenüber der Zylinderwand 111 ab. Das Kurbelgehäuse, die Kurbelwelle, die

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Pleuelstangen und dergleichen sind ähnlich denjenigen für eine herkömmliche Verbrennungskraftmaschine und hier nicht dargestellt.

Der Kopf 100 enthält ein unmittelbar auf dem Block 110 angeordnetes Anpaßstück 118, ein auf dem Anpaßstück 118 angeordnetes stationäres Ventilgehäuse 128 und einen Deckel 16 7. Das Anpaßstück 118 hat eine zylindrische Innenwand 119, die den gleichen Durchmesser wie der Zylinder 111 aufweist und sich als Fortsetzung hiervon darüber erstreckt. Das Ventilgehäuse 128 hat einen kugel- oder kuppeiförmigen von der Wand 139 gebildeten Hohlraum, der über der zylindrischen Öffnung im Anpaßstück 118 liegt.

Innerhalb des kuppeiförmigen Hohlraums des Ventilgehäuses 128 angeordnet und sich abwärts in das Anpaßstück 118 erstreckend/ befindet sich ein Drehventilglied 120, das um eine mit der Achse 13 6 des Zylinders 111 zusammenfallenden Achse drehbar ist. Das Drehventilglied 120 enthält einen Körper mit einer kugel- oder kuppeiförmigen oberen Viand 138, einer zylindrischen Umfangswand 137, einem Ventilschaft 114 und inneren Verstärkungsrippen 149. Die oberen und Umfangswände 138 bzw. 137 passen in die Wand des Ventilgehäuses 128 und in die zylindrische Wand 119 des Anpaßstücks 118. Der Ventilschaft 144 erstreckt sich aufwärts durch das Ventilgehäuse 128 und wird darin von einem einfachen Zapfenlager 140 gelagert. Im Ventil 120 sind ein Kühlrohr 146 und ein Ablenkblech 155 angeordnet. Der Körper des Drehventils 120 besteht vorzugsweise aus Sandguß und ist zur Aufnahme des Kühlrohrs 146 und des Ablenkblechs 155 ausgebohrt und abgestochen. Das Drehventil 120 enthält auch eine sich über ihren Boden erstreckende flache Platte 153, die am Boden der Umfangswand befestigt ist. Die untere Fläche 152 der Platte 153 liegt der Arbeitsseite 124 des Kolbens 112 gegenüber und ist gegenüber der oberen Wand 138 des Ventils 120 in Abstand angeordnet.

Ein langgestreckter Kanal 121 erstreckt sich durch das Drehventil 120 von dessen unterer Fläche· 152 zu dessen oberer Wand 138. Der

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Kanal 121 ist von der Drehachse des Ventils 120 versetzt und im wesentlichen an einer Seite hiervon angeordnet. Wie am besten in Fig. 2 zu sehen, ist die Ventilöffnung 122 an der oberen Wand 138 des Ventils 120 im allgemeinen kreisförmig und von der Drehachse versetzt angeordnet. Der Kanal 121 ist an seiner Öffnung 123 in die Verbrennungskammer 113 im wesentlichen dreieckig, wie am besten in Fig. 2 zu sehen, wobei sich Seitenwände 125, 127 im allgemeinen radial von dessen Drehachse aus erstrecken, hat jedoch in Nähe der Drehachse am Scheitel dieser Wände eine vergrößerte Mündung 129. Die Wände des Kanals 121 sind stetig gekrümmt und bilden von seinem einen zu seinem anderen Ende einen ungedrosselten Durchtritt, wobei der Querschnitt der Öffnung 123 wenigstens so groß ist wie der Querschnitt der Ventilöffnung 122. Wegen der sich verändernden Gestalt des Kanals 121 über seine Länge wird eine Herstellung des Kanals durch Gießen unter Verwendung von feinem Sand für den Kern bevorzugt.

Wie am besten in Fig. 2 gesehen, weist das Ventilgehäuse 128 aufeinanderfolgend in zur Verbindung mit dem Kanal 121 bei der Drehung des Ventils 120 von der Ventilöffnung 122 überquerten Kreissektoren eine Einlaßöffnung 126, eine Brennstoffeinspritzdüse 130, eine Zündeinrichtung, d.h. eine Zündkerze 132, und eine Auslaßöffnung 134 auf. Eine Trennwand oder vorspringende Kante 116 erstreckt sich von der zylindrischen Wand 119 des Anpaßstücks 118 in Nähe des von der Öffnung 12 3 überquerten . Kreissektors nach innen, wenn die Ventilöffnung 122 mit der Brennstoffeinspritzdüse 130 in Verbindung steht, und überdeckt einen größeren Teil des Querschnitts der Öffnung 123. Die Trennwand 116 beginnt vor der Brennstoffeinspritzdüse 130 zwischen deren Lage und der Einlaßöffnung 126, so daß sie die Öffnung 123 überdeckt und während der Brennstoffeinspritzung eine getrennte Kammer bildet. Die Trennwand 116 hat eine begrenzte Umfangserstreckung,die größer ist als diejenige der Öffnung 123 und an der Lage der Zündkerze 132 endet, so daß beim Fortschreiten der Zündung bis zu ihrem größten Ausmaß die Öffnung 123 ganz zur Verbrennungskammer 113 hin geöffnet ist. Die Trennwand 116 erstreckt sich gegenüber der Öffnung 123 begrenzt nach innen

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und läßt die Mündung 129 jederzeit offen, wobei die Mündung etwa 20 % des Querschnitts der öffnung 123 umfaßt. Die Stirnseite 124 des Kolbens 112 ist für einen Eingriff mit der vorspringenden Kante 116 so geformt, daß der Raum in der Verbrennungskammer 113 zusammen mit dem Volumen des Kanals 121 bei am oberen Totpunkt (OT) beinflichem Kolben das gewünschte Verdichtungsverhältnis bildet.

Der Ventilschaft 144 ist an seiner Spitze mit einem schräg verzahnten Zahnrad 156 versehen, das in ein schräg verzahntes Antriebszahnrad 158 eingreift. Das Antriebszahnrad 158 ist mit der Kurbelwelle über ein nicht gezeigtes mechanisches Gestänge verbunden, das so ausgelegt ist, daß es das Drehventil 120 einmal je zwei Umdrehungen der Kurbelwelle dreht.

Für das Ventil 120 ist ein Schublager 166 vorgesehen, das am Ende des Zahnrads 156 angeordnet ist und mit dem Deckel 167 zusammenarbeitet. Das Schublager 16 6 ist so ausgelegt, daß es sowohl hydrostatisch als auch hydrodynamisch arbeitet. Das Schublager 166 muß den Schub des Drucks der Verbrennungskammer 133 während der kurzen Dauer des maximalen Drucks aufnehmen, wenn der Brennstoff beim Arbeitshub brennt. Der Druck über der Fläche des Schublagers steigt an seinem Maximum weit über den von einer gewöhnlichen Ölpumpe erhältlichen Druck an. Zum Ausgleich dieses Drucks ist, wie in Fig. 1 gezeigt, eine Ölzuführung 120 zum Lager 166 mit einem von einer Feder 174 vorgespannten Rückschlagventil 172 versehen, das so eingestellt ist, daß es bei

2 einem mäßigen Ölzuführungsdruck, etwa 0,7 kg/cm , öffnet und jeden Rückfluß von Öl verhindert, wenn sich das Schublager während der Verbrennung unter Maximaldruck befindet. Zum Ausschliessen von jeglichem Schlamm oder anderen Stoffen, die ein Aussetzen des Rückschlagventils 172 bewirken könnten, wird das öl durch einen Filter 178 geleitet und ist die Verbrennungskraftmaschine für das Schublagerölsystern mit einem getrennten ölvorratstank und einer Pumpe versehen, die nicht dargestellt sind. Für den Fall, daß das Rückschlagventil 172 nicht richtig arbeiten sollte,

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ist jedoch zwischen der ölzuführung 170 und dein Rückschlagventil 172 ein gedrosselter Kanal 180 vorgesehen. Somit nimmt das Lager 166 während abwechselnder niedriger Druckperioden in der Verbrennungskammer 113 Öl auf und verwendet das Rückschlagventil 172 sowie die Stützdrosselung 180, um während des Arbeitshubs dem hohen Druck zu widerstehen. Als letzte Stützung des gerade beschriebenen hydrostatischen Systems ist das Lager 166 an seiner dem Deckel 167 gegenüberliegenden Fläche mit einer Vielzahl von spiralförmigen Nuten 169 versehen, was am besten in Fig. 3 zu sehen ist. Die Nuten 169 machen das Lager 166 hydrodynamisch, so daß, falls alles Übrige ausfällt, sich das in den Nuten befindliche öl über die Fläche des Lagers 16 6 bewegt und dieses sowie den Deckel 167 schmiert. Die Nuten 169 sind flach, in der Größenordnung von einigen wenigen Hundertstel Millimetern Tiefe, und können durch Funkenerosion oder durch Hochfrequenzabtragverfahren gebildet werden.

Das Ventil 120 wird durch Wasser gekühlt, das von einem ringförmigen Kanal 191 aus in das den Ventilschaft 144 umgebende Ventilgehäuse 128 eintritt. Der Kanal 191 steht über Durchlöcherungen 142 im Lager 140 mit einem im Schaft 144 befindlichen Kanal 192 in Verbindung, der seinerseits mit der Spitze des Kühlrohrs 146 in Verbindung steht. Das Wasser bewegt sich abwärts durch das Rohr 146 zur Platte 153, fließt dann unter dem Ablenkblech 155 aus und kehrt ringförmig um das Rohr 146 zum Kanal 19 4 und über Durchlöcherungen 143 im Lager 140 zum ringförmigen den Schaft 144 im Gehäuse 128 umgebenden Rückführkanal 19 6 zurück. Elastomere O-Ringe 200, 201 und 202 werden zum Abdichten der sich drehenden Zwischenflächen zwischen den Kanälen 191, 192, 19 4 und 196 verwendet und werden vom Kühlwasser geschmiert. In der Nähe des Bodens des Lagers 140 ist zwischen dem Lager 140 und dem Ventil 120 auch ein elastomerer O-Ring 203 vorgesehen, der ein daran vorbeiführendes Durchsickern von Wasser verhindert und das Schmiermittel zurückhält, das von nicht gezeigten ölzuführungsleitungen zum Lager 140 geliefert wird.

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Die Öffnung 122 im Ventil 120 wird von einem in der Nut 150 befindlichen kreisförmigen Dichtring 148 abgedichtet. Die kugelförmige obere Wand 138 des Ventils 120 hat einen Radius, der einige hundertstel Millimeter kleiner ist als der Radius der Wana 13 9 des Gehäuses 128. Der Ring 148 überbrückt den Spalt. Wie in Fig. 1 gezeigt, stehen die Öffnung 122, der Ring 148 und die Nut 150 unter einem Winkel zur Drehachse des Ventils 120. Eine am Grund der Nut 150 befindliche Feder 184 drückt den Ring 148 nach außen und bildet eine kugelförmige Stirnseite, die die Wand 139 des Gehäuses 128 berührt, wobei die Feder 184 bei niedrigen Drehzahlen die Abdichtungskraft liefert, während bei hohen Drehzahlen die Zentrifugalkraft eine angemessene Abdichtungskraft liefert. Da sich der äußere Teil des Rings 148 schneller bewegt als dessen innerer Teil, wird eine Drehung des Rings 148 in der Nut 150 verteilt, die den Verschleiß am Ring verteilt. Der Ring 148 ist vorzugsweise aus selbstschmierendem Material, etwa Molybdändisulfid, hergestellt. Eine weitere Möglichkeit ist ein Kohlenstoff-Graphit-Material. Es wäre auch möglich, ein ausgefalleneres Material zu verwenden, etwa Kupfer oder Stahl, die mit Diamantenstaub imprägniert sind, der gegen eine weitere mit Diamanten imprägnierte Fläche gelaufen ist, bis sich die Diamantenkanten abgerundet haben und nicht mehr scharf sind.

Der Ring 148 ist während der Zündung in der Verbrennungskammer 113 einer hochfrequenten axialen Bewegung unterworfen. Es muß zusätzlich eine Möglichkeit für eine Wärmeausdehnung für die Teile in axialer Richtung vorhanden sein. Ein gewisser Betrag dieser axialen Veränderung wird vom Schublager 166 aufgenommen. Die Feder 184 muß jedoch zum übertragen einer beträchtlichen Vorspannung in axialer Richtung genügend lang sein und ist so ausgewählt,daß sie eine axiale Bewegung in der Größenordnung von etwa 0,13 mm ohne eine größere Kraftänderung als etwa 20 % aufnimmt.

Die Dichtringe 186 und 210 in den Nuten 190 bzw. 212 arbeiten

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mehr radial als axial und erfordern keine Federabstützung. Die Schmierung wird dem obigen Dichtring 186 durch eine nicht gezeigte Ölzuführung geliefert. Der Ring 210 hingegen wird vom Öl im Schublager 166 geschmiert und erfordert keine besonderen Schmierungsmaßnahmen.

Die Brennstoffeinspritzung durch die Ventilöffnung 122 in den Kanal 121 des Ventils 120 muß innerhalb einer extrem kurzen Zeitdauer erfolgen , etwa in 0,0015 Sekunden, während sich die Ventilöffnung 122 an der Brennstoffeinspritzdüse 130 vorbeidreht. Es ist demnach für jeden Zylinder der Verbrennungskraftmaschine eine einfache Solenoidpumpe vorgesehen.

Die Brennstoffeinspritzdüse 130 wird, wie in Fig. 1 gezeigt, im Ventilgehäuse 128 drehbar von einem Hebel 300 gehalten und kann hiervon entfernt werden. Wie am besten im einzelnen in Fig. 4 und 5 dargestellt, enthält die Einspritzdüse 130 einen Einspritzkörper 220 mit einer konischen Fläche 222, die dicht in einen dazu passenden Hohlraum im Gehäuse 128 hineinpaßt. In der Einspritzdüse 130 ist ein schmaler Brennstoffauslaßschlitz 224 vorgesehen, der mit einem schmalen Schlitz 131 im Gehäuse 128 ausgefluchtet ist und mit der Ventilöffnung 122 in Verbindung steht« weaft—sXcfe—die^e—ae—4ej=—E-iarB-p-o 3 ..o.-o. Die Schlitze 131, 224 erstrecken sich in einer zur Drehung des Ventils 120 senkrechten Richtung, etwa in Fig. 1 im allgemeinen senkrecht, wodurch die Einspritzzeit des Brennstoffs durch die Ventilöffnung 22 in den Kanal 121 auf ein Maximum gebracht wird. Die Schlitze 131, 224 sind enger als die Breite des Dichtrings 148 und werden von diesem Ring abgedeckt, wenn er sich am Schlitz 131 vorbeibewegt.

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Über der Düsenanordnung der Einspritzdüse 130 befinden sich in einem Hohlraum & erKr^triFfteteer 244 eine Kugel 248 und eine Feder 250, die mit einer in einer Ventilplatte 246 befindlichen Öffnung zusammenarbeiten und ein Rückschlagventil bilden, das

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den Brennstoff bei einem mäßigen Druck von etwa 0,7 kg/cm zurückhält bis die Einspritzdüse betätigt wird, über dem Rückschlagventil befindet sich eine Solenoidpumpenanordnung, die einen Polschuh 252 enthält mit einem hindurchverlaufenden zentralen Kanal 253, der zur Rückschlagventilanordnung führt, und mit einer darum herum angeordneten Wicklung 255. Die Solenoidpumpenventilanordnung enthält auch einen Ankerkolben oder Plunger 254, der über dem Polschuh 252 in Abstand angeordnet und in ein zylindrisches Glied 258· eingepaßt ist. Eine weitere Wicklung 256 ist uni einen Kolbenschaft 288 herura angeordnet und belastet den Kolben 254 entgegengesetzt zum Polschuh 252 für eine schnelle Betätigung bei Herstellung der magnetischen Kreise. Elektrische Versorgungsdrähte 280 und Wicklungsleitungen sind durch nicht gezeigte lötmittelfreie Verbindungsstecker verbunden.

Eine Brennstoffleitung steht über einen Kanal 2 72 mit dem Raum zwischen dem Kolben 254 und dem Polschuh 252 in Verbindung. Im Kanal 272 ist ein Rückschlagventil mit einer Kugel 242 und einer Feder 276 vorgesehen. Der Brennstoff wird unter niedrigem Druck von einer gewöhnlichen nicht dargestellten Brennstoffpumpe über das Rückschlagventil 274 gepumpt, was den Kolben 254 vom Polschuh 252 weg anhebt, wobei die Kugel 248 in der Weise wirkt, daß sie den Brennstoff im Kanal 253 hält.'

Der Kolben 254 kann sich frei bewegen, ist jedoch an einem Block 266 und einem Deckel 284 durch eine Membran 260 abgedichtet, die aus einem mit Stoff verstärkten Elastomer besteht, vorzugsweise von der als "Bellofram" bekannten Handelsmarke der Bellofram Corporation of Burlington, Massachusetts. Die Membran 260 ist an der Spitze des Kolbens 25 4 durch eine Schraube 262 und eine Scheibe 264 abgedichtet.

Zum Einstellen des axialen Hubs des Kolbens 254 und folglich der bei Betätigung der Einspritzdüse 130 eingespritzten Brenn-

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stoffmenge ist in der Oberseite des Deckels 284 eine Schraube 286 vorgesehen, die auf die Schraube 262 drückt. Die Schraube 286 ist an ihrem oberen Ende mit einem Antriebsritzel 290 versehen, das zum Drehen der Schraube 286 mit einer Zahnstange 292 in Eingriff steht und somit die Verbrennungskraftmaschine abdrosselt. Somit wird, wenn die magnetischen Kreise durch die Wicklungen 255, 256 hergestellt werden, der Kolben zum Polschuh 252 hin gezogen und drückt Brennstoff vor sich her und aus dem Schlitz 224 heraus, wobei die eingespritzte Brennstoffmenge durch die Einstellung der Schraube 286 gesteuert wird, wenn die Zahnstange 292 und das Ritzel 290 wahlweise bewegt werden.

Die kugelförmigen Gestalten der Wände 138 und 139 des Ventils 120 und des Gehäuses 128 sind bei der Kraftfahrzeugherstellung nicht üblich, werden jedoch leicht und genau durch eine einfache Maschinenanlage hergestellt. Die anfängliche Gestalt der Wand 139 wird im Gußmodell für das Ventilgehäuse 128 ausgebildet. Dieses hat einen kleineren Radius als die endgültige Abmessung. Nach dem Feinbearbeiten der unteren Seite des Gusses und vorzugsweise ebenfalls einer parallelen oberen Fläche, tritt das Ventilgehäuse 128 in eine Mehrfachstationsmaschine ein. Senkrechte Spindeln an dieser Maschine tragen: an einer ersten Station eine Bohrstange, die die Innenseite des Hohlraums für das Zapfenlager 140 an der richtigen Mitte feinbearbeitet, an einer zweiten Station eine geneigte Wellenschleifspindel und einen Motor mit einem groben Schrupprad, das den teilweise kugelförmigen Hohlraum auf die gleiche Mitte herausschruppt wie den Hohlraum für das Lager 140, das ,der ersten Station von der Spindel bearbeitet wird, und an dritten und vierten Stationen ein feineres Schleifrad und ein Feinbearbeitungsrad, die dem Inneren des Hohlraums eine Feinbearbeitung geben, die mit derjenigen der Zylinderwände der Verbrennungskraftmaschine vergleichbar ist. Die Toleranz des Kugelradius¹und der Tiefe kann etwa 0,64 mm betragen. Wenn die Räder abschleifen, werden die Spindeln tiefer in den Guß weiterbewegt bis die richtige Abmessung erzielt ist.

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Die obere Wand 138 des Ventils 120 hat, wie oben angegeben, einen Radius, der einige Hundertstel Millimeter kleiner ist als der Hohlraum im Kopf und erfordert keine derartig gute Feinbearbeitung der Oberfläche. Sie wird daher durch Gießen und spanabhebende Bearbeitung hergestellt. Der Bodenteil des Ventilkörpers und die obere Fläche der Platte 15 3, die beide gegossen sind, werden grobbearbeitet, damit sie vor dem Vereinigen der beiden Teile einen guten Sitz ergeben.

Der Betrieb des dargestellten Viertaktmotors kann am besten bei Fig. 2 dargelegt werden. Das Ventil 120 dreht sich im Ventilgehäuse 128, wenn der Kolben 112 sich zwischen dem oberen und dem unteren Totpunkt, OT bzw. UT, hin- und herbewegt, vgl. Fig. 2. Die Öffnung 123 ist während der Einlaß- und Auslaßhübe ganz offen. Der Zylinder "atmet" folglich frei. Wenn sich das Ventil 120 dreht, steht die Ventilöffnung 122 mit der Einlaßöffnung 126 in Verbindung und läßt während im wesentlichen des gesamten Einlaßhubs des Kolbens 112 Luft in die Verbrennungskammer 113 ein, wenn sich der Kolben vom oberen zum unteren Totpunkt bewegt. Wenn der Kolben 112 bei seinem Einlaßhub den unteren Totpunkt erreicht, wird die Einlaßöffnung 126 geschlossen, wenn sich die Ventilöffnung 122 daran vorbeibewegt. Während des Kompressionshubs des Kolbens 112 wird die Öffnung 123 des Kanals 121 von der Trennwand 116 mit Ausnahme bei der gedrosselten !Mündung 129 abgedeckt, durch die während des Kompressionshubs Luft in einer turbulenten Strömung zugeführt wird, und die Ventilöffnung 122 ist über den Schlitz 131 zur Einspritzdüse 130 hin offen. Der Brennstoff wird dann durch den Schlitz 224 in der Einspritzdüse 130, durch den Schlitz 131 und durch die Ventilöffnung 122 eingespritzt. Der Brennstoff wird hierbei als reiche Mischung von ' der Trennwand 116 bis zum Kanal 121 hin eingegrenzt, der mit der Trennwand eine Brennstoffeinspritz-Zündungs-Kammer bildet. Die turbulente Strömung durch die Mündung 129 unterstützt das Mischen des Brennstoffs und dessen Verdampfen in der verdichteten Luft. Die reiche Mischung im Kanal 121 hat ein Luft-Brennstoffverhältnis von 8:1 bis 14:1 verglichen mit einem Verhältnis von 18:1

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bis 30:1, wenn der Brennstoff über den gesamten Verdichtungsraum über dem Kolben 112 verteilt werden würde. Die Trennwand 116 endet bei der Zündkerze 132. Wenn sich die Ventilöffnung 122 zur Zündkerze 132 hin bewegt, beginnt noch während des Verdichtungshubs die Freilegung der Öffnung 123 zur Verbrennungskammer 113 hin. Die Zündkerze 132 zündet die reiche Mischung im Kanal 121, nachdem die Ventilöffnung 122 sich am Schlitz 131 vorbeibeweg^TTnd folglich diesen und die Einspritzdüse 130 schließt, während die Trennwand 116 die Öffnung 123 nur teilweise während des Verbrennungshubs schließt, und zwar unmittelbar bevor der Kolben 112 den oberen Totpunkt erreicht. Die Zündung schreitet bis zu ihrem Maximalwert fort, bei dem die Öffnung 123 sich ganz an der Trennwand 116 vorbeibewegt hat und zur Verbrennungskammer hin weit offen ist. Auf diese Weise verteilt sich der brennende Brennstoff in die Brennstoffkammer 113 zur im wesentlichen vollständigen Verbrennung, die den Kolben 112 während dessen Arbeitshubs abwärtsdrückt. Wenn der Kolben 112 den unteren Totpunkt durchläuft, steht die Ventilöffnung 122 mit der Auslaßöffnung 134 in Verbindung und bleibt gegenüber dieser offen bis der Kolben 112 den oberen Totpunkt erreicht. Der Zyklus wird dann wiederholt.

In der Verbrennungskraftmaschine werden vorteilhaft die Kohlenwasserstoffe im wesentlichen ganz verbrannt, was die Abgasverunreinigungen vermindert.

Eine abgeänderte in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform arbeitet in der gleichen Weise wie die gerade beschriebene Ausführungsform. Wenn auch die abgeänderte Ausführungsform von Fig. 6 derjenigen von Fig. 1 ähnlich ist, enthält sie eine Anzahl von Merkmalen, die ihre Konstruktion vereinfachen und ihren Betrieb verbessern. Der Einfachheit wegen werden für entsprechende Teile der beiden Ausführungsformen Bezugszeichen mit einem Strich, etwa 120', verwendet.

Wie in Fig. 6 gezeigt, enthält die abgeänderte Ausführungsform

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einen Kopf mit lediglich einem Ventilgehäuse 128'. Das Ventilgehäuse 128' weist eine zylindrische Innenwand 141* auf, die ein zylindrisches Drehventil 120' mit einer gegenüberliegenden zylindrischen Wand 137' aufnimmt. Gegenüberliegende waagerechte Flächen 138', 139' des Ventils 120' und des Gehäuses 128' sind flach statt kugelförmig. Die Fläche 138* weist für das Ventil ein mit spiralförmigen Nuten 169' versehenes hydrodynamisches Schublager auf, das eine über ein Filter 178' erfolgende Zuführung für das Schmiersystem aufweist. Das bei der vorliegenden Ausführungsform verwendete Schmiersystem vermeidet das Rückschlagventil und den gedrosselten Kanal, die bei der Ausführungsform von Fig. 1 verwendet werden.

Die untere Fläche 152' des Ventils 120' ist im allgemeinen konisch ausgehöhlt mit Ausnahme bei dem zum Ventil 120 koaxialen zentralen Teil, der die Mündung 129' der Öffnung 123' enthält. Die Öffnung 123' weist die in Fig. 8 gezeigte Form auf, die eine abgewickelte Ansicht entlang der Linie 8-8 von Fig. 6 ist. Die Trennwand 116' entspricht der konischen Ausbildung der Fläche 152". Wenn sich die Ventilöffnung 122' in der Nähe der Brennstoffeinspritzdüse 130' befindet, schließt somit die Trennwand 116' die Öffnung 123' mit Ausnahme an der Mündung 129", die in idealer Weise koaxial zum Kolben 112· und diesem gegenüberliegend angeordnet ist. Die Stirnseite 124' des Kolbens 112' ist so geformt, daß sie sich an die konische Ausbildung der Ventilfläche 152' und der Trennwand 116' anpaßt.

Die Ventilöffnung 122' ist, wie in Fig. 7 am besten zu sehen, so abgeändert, daß sie im wesentlichen rechteckig ist zum sauberen schnellen Öffnen und Schließen der Einlaß- und Auslaßöffnungen 126' und 134', die auch rechteckige Öffnungen haben. Eine in einer Nut 150" vorgesehene Dichtung 148' ist kreisförmig, aus Molybdändisulfid hergestellt und wird von einer Tellerfeder 184' abgestützt, die zum Abdichten des Bodens der Nut 150" und zum Vorspannen der Feder 148' dient.

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Ein Ventilschaft 144' erstreckt sich durch das Gehäuse 128' und weist darüber ein daran befestigtes riemengetriebenes Zahnrad 156' auf. Wie am besten in Fig. 9 zu sehen, verläuft ein Steuerriemen 302' um die Zahnräder 156' einer Vielzahl von Drehventilen in einer Verbrennungskraftmaschine und um ein Antriebszahnrad 157' , das in nicht gezeigter Weise mit der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist. Zwischen den Zahnrädern 156' und 157' drücken Rollen 159' auf den Riemen 302' und gewährleisten eine ausreichende Umschlingung der Zahnräder.

Ein Kühlrohr 146' verläuft zentral den Schaft 144 hinauf, ist von dessen Innenwänden in Abstand angeordnet und wird in seiner Lage durch nicht gezeigte Rippen gehalten, die sich von den Innenwänden des Schafts 144 aus erstrecken, über dem Zahnrad 156' steht das Rohr 146' mit einem Wassereinlaßkanal 191' für ein Kühlungssammelrohr in Verbindung. Unmittelbar darunter steht der zwischen der Innenwand des Schafts 144 und dem Rohr 146' eingeschlossene Kanal mit dem Wasserauslaßkanal 196' des Kühlungssammelrohrs in Verbindung.

Aufgrund seiner zylindrischen Konstruktion kann der Kopf der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform durch herkömmliche Herstellungstechniken für Verbrennungskraftmaschinen leichter hergestellt werden als die in Fig. 1 dargestellte Konstruktion und kann aus diesem Grund bevorzugt werden.

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Claims (11)

1. Patentansprüche

   ΐΛ Verbrennungskraftmaschine mit einer Verbrennungskammer, mit ' "" einem Glied mit einem langgestreckten Kanal, dessen eines Ende mit der Verbrennungskammer in Verbindung steht und eine ungedrosselte Öffnung in die Verbrennungskammer aufweist, und mit einer Brennstoffeinspritzdüse, die Brennstoff in das andere Ende des Kanals einspritzt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trennwand die Öffnung teilweise versperrt und mit dem Kanal eine Brennstoffeinspritzkammer mit einer gedrosselten offenen Mündung bildet, die während des Einspritzens von Brennstoff in den Kanal mit der Verbrennungskammer in Verbindung steht, daß das Glied und die Trennwand gegenseitig verdrehbar angeordnet sind, und daß die Trennwand eine begrenzte UmfangserStreckung aufweist, wodurch die Trennwand durch die gegenseitige Bewegung entfernt und die Öffnung nach dem Einspritzen des Brennstoffs in den Kanal freigegeben wird.
2. 2. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glied und die Trennwand gegeneinander drehbar angeordnet sind.
3. 3. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand einen Hauptteil des Querschnitts der Öffnung versperrt.
4. 4. Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die am einen Ende des Kanals befindliche Öffnung wenigstens einen so großen Querschnitt wie das andere Ende des Kanals aufweist, und daß der Kanal Wände aufweist, die einen ungedrosselten Durchtritt von seinem einen Ende zu seinem anderen Ende vorsehen.

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5. 5. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein stationäres Ventilgehäuse aufweist, daß das ein Drehventilglied im Ventilgehäuse aufweisende Glied angrenzend an das Ventilgehäuse an einer Seite eine Ventilöffnung aufweist, daß die ungedrosselte öffnung an der anderen Seite des Drehventilglieds angeordnet und unmittelbar mit der Verbrennungskammer in Verbindung steht, daß sich der langgestreckte Kanal zwischen der Ventilöffnung und der öffnung erstreckt, daß die Ventilöffnung, die Öffnung und der Kanal sich bei der Drehung des Ventilglieds auf einem Kreis bewegen können, daß die Brennstoffeinspritzdüse im Ventilgehäuse in einem Kreissektor angeordnet ist, der zur Verbindung hiermit und zum Einspritzen von Brennstoff durch die Ventilöffnung in den Kanal von der Ventilöffnung überquert wird, daß die Trennwand im Kreissektor von der öffnung überquert wird, wenn die Ventilöffnung mit der Brennstoffeinspritzdüse in Verbindung steht, daß die Trennwand in ihrer Abmessung in einem Teil kleiner als die öffnung ist und mit dem Kanal die die gedrosselte offene Mündung bildende Brennstoffeinspritzkammer bildet? und daß die begrenzte UmfangserStreckung der Trennwand größer ist als diejenige der Öffnung, wodurch die Trennwand und die Mündungsdrosselung von der Öffnung entfernt werden, wenn sich die Ventilöffnung von der Brennstoffeinspritzdüse wegdreht.
6. 6. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse in Sektoren des von der Ventilöffnung in Drehrichtung des Ventilglieds aufeinanderfolgend überquerten Kreises einen Einlaßkanal, die Brennstoffeinspritzdüse, eine Zündeinrichtung und einen Auslaßkanal enthält, und daß sich die Trennwand in Umfangsrichtung in dem Sektor des von der öffnung überquerten Kreises erstreckt, wenn sich die Ventilöffnung zwischen dem Einlaßkanal und der Zündeinrichtung befindet.

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7. 7. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich-

   sich
   net, daß die Trennwand/in Umfangsrichtung im Sektor des von der öffnung überquerten Kreises erstreckt, wenn sich die Ventilöffnung am Einlaßkanal vorbeibewegt hat, und im Sektor des von der öffnung überquerten Kreises endet, wenn sich die Ventilöffnung in Nachbarschaft der Zündeinrichtung befindet.
8. 8. Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung der Öffnung größer ist als diejenige der Trennwand.
9. 9. Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand mit einer Viand der Verbrennungskammer verbunden ist und sich hiervon um einen Abstand radial nach innen erstreckt, der kleiner ist als die radiale EinwärtserStreckung der Öffnung.
10. 10. Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand einen Querschnitt aufweist, der sich über einen größeren Teil, des Querschnitts der Öffnung erstreckt, wenn sich die Ventilöffnung in Nach-

    . barschaft der Brennstoffeinspritzdüse befindet.
11. 11. Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der öffnung wenigstens so groß ist wie die Ventilöffnung, und daß der Kanal Wände aufweist, die einen ungedrosselten Durchtritt von der Ventilöffnung zur öffnung vorsehen.

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