DE2631407A1

DE2631407A1 - Brennkraftmotor

Info

Publication number: DE2631407A1
Application number: DE19762631407
Authority: DE
Inventors: Walter Franke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-07-13
Filing date: 1976-07-13
Publication date: 1978-01-26
Also published as: DE2631407B2; GB1582856A; ES460656A1; US4176632A; FR2358552A1; DE2631407C3; JPS5311228A; IT1084391B

Description

DIPL.-ING.O. R. KRETZSCHMAR 2 Hamburg i

·* BEIM STROHHAUSE 34

PATENTANWALT RUFΟ4Ο/2467*3

12. Juli 1976

Herrn K/mk - 5083

Walter Franke

Seevetal

Anwalt s ak-fc e: 5 08 3

Brennkraftmotor

Die Erfindung betrifft einen Brennkraftmotor mit wenigstens einem Zylinder und wenigstens einem in dem Zylinder hin- und herbewegbaren Kolben, dessen Kolbenstangen mit einer Kurbelwelle verbunden sind, wobei der Arbeitsraum des wenigstens einen Zylinders nockenwellengesteuerte Bin- und Auslaßventile aufweist und im Zylinderkopf wenigstens eine Einlaßbzw. Einspritzvorrichtung für Kraftstoff angeordnet ist.

Solche Brennkraftmotoren sind bekannt, insbesondere bezieht sich die Erfindung dabei auch auf einen Dieselmotor, bei welchem durch das Einlaßventil luft angesaugt wird,,

Es ist bereits vorgeschlagen worden, durch den Ansaughub des Kolbens ein zusätzliches Medium in den Arbeitsraum des Brennkraftmotors anzusaugen. Bekannt ist ein zusätzliches Medium wie Wasser in das Verteilerrohr eines Yiertakt^Otto-Motors einzugeben. Dadurch tritt aber eine Vernebelung des durch den

KONTENi DRESDNER BANK (BLZ 30080000) KONTO-NR. 933937« · POSTSCHECK HAMBURG «BLZ 30010030} NR. 193766-3OS

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Vergaser zugeführten Kraftstoff ein, so daß dessen Zündwilligkeit beeinträchtigt wird, und zwar aufgrund eines heraufgesetzten bzw. erhöhten Feuchtigkeitsgehalts.

Die Erfindung bezieht sich in ihrer Ausführung besonders auf einen Dieselmotor, aber auch auf einen Brennkraftmotor allgemein, d.h. unter Einbeziehung eines Otto-Motors mit einer besonderen Ausbildung von wenigstens einem Ventil, mit welchem ein zusätzliches strömungsfähiges Medium in den Arbeitsraum unmittelbar eingebracht wird.

Ein. solches strömungsfähiges Medium kann gemäß einer vorgeschlagenen Ausführungsform luft und/oder eine Flüssigkeit sein, wobei als Flüssigkeit Wasser einbezogen_s aber eine Emulsion bevorzugt wird, die unter der Bezeichnung von Bohröl bekannt ist und eine Zusammensetzung aufweisen kann, in welcher ein Anteil Maschinenöl auf fünfzig Anteile Wasser kommt. Die Erfindung bezweckt, einen Brennkraftmotor der eingangs angegebenen und vorstehend geschilderten Ausführung zu verbessern, wobei einerseits eine besondere Ventilausführung geschaffen werden soll und andererseits, abgesehen von der Verbesserung eines Brennkraftmotors beliebiger Ausführung, durch eine solche Ventilanordnung speziell eine neu© Ausgestaltung eines Dieselmotors bezweckt ist·

Wenn von einem Brennkraftmotor mit wenigstens einem Zylinder und wenigstens einem in dieaem hin- und herbewegbaren Kolben ausgegangen wird, versteht sich, daß die Erfindung auch auf Mehrzylindermaschinen gerichtet ist_s wobei beliebige Zylinderanordnungen nach Art eines Reihen-=, V- ©der Boxermotors möglich sind«

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst ₉ daß die Zylinderwand an wenigstens einer Stell© des Arbeitsraumes von einer Bohrung durchsetzt ist, dursh welche ein zusätzliches strömungsfähiges Medium, luft oder Flüssigkeit, unmittelbar in den Arbeitsraum

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durch die Saugwirkung des sich in seine untere Umkehrstellung bewegenden Kolbens ansaugbar ist, und daß ein Ventil an einer Zuleitung unmittelbar an der Zylinderwand oder im Bereich der Zylinderwand eine Ventilkammer aufweist, die größeren Querschnitt als die Zuführungsleitung und eine sich anschließende, durch die Bohrung in den Arbeitsraum mündende öffnung hat und in der als Ventilkörper ein im wesentlichen gleichen Durchmesser wie die Ventilkammer aufweisendes Plättchen frei hin- und herbewegbar ist.

Hierdurch wird zweierlei erreicht. Einerseits wird ein Ventil geschaffen, welches eine außerordentlich feinfühlige Ansprechschwelle aufweist, die nicht einmal von bei bekannten Rückschlagventilen verwendeten Federn beeinträchtigt wird, aber bei der Ansprechempfindlichkeit jeweils eine sichere Punktionsstellung zur öffnung oder zum Abschluß der Zuführungsleitung gewährleistet, sondern die Voraussetzung für die Verbesserung auch eines Dieselmotors erreicht, der durch die angegebene Ausbildung unter Ausnutzung der Punktionsgrößen im Arbeitsraum automatisch nicht nur eine Überladung,sondern vor allem eine Schichtladung erfährt,die in zweifacher Hinsicht eintreten kann, einmal unmittelbar über der Stirnfläche des Kolbens und im Bereich der Einspritzung des Kraftstoffes. Vor allem schafft die Erfindung aber durch die direkte Einbringung des zusätzlichen strömungsfähigen Mediums, insbesondere der Flüssigkeit, einen Niederschlag direkt am Kolben und Zylinder, so daß die an sich im normalen Betrieb eingespritzten oder angesaugten Medien nicht vernebelt werden.

Aufgrund dieser Art der Einbringung des zusätzlichen Mediums, entweder Luft oder insbesondere der Flüssigkeit, wird, besonders wenn letztere als Emulsion eingeführt wird, die mit besonderem Vorteil unter den folgenden Gesichtspunkten aus etwa einem Teil Maschinenöl und 3oo bis 4oo Teilen Wasser zusammengesetzt ist, nicht nur eine Kühlung der Arbeitsflächen, sondern auch eine zusätzliche Schmierung erreicht, wobei aber in jedem Falle,d.h. unabhängig von der Art des Mediums, die Zündbereitschaft des Kraftstoffes nicht herabgesetzt, sondern durch die räumliche Anord-

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nung des zusätzlichen Mediums der durch, die Zündung erzielte Effekt hinsichtlich, einer verbesserten Energieausnutzung gesteigert wird.

Vorteilhaft hat die Ventilkammer eine zylindrische Begrenzungswand, und das Plättchen ist im wesentlichen quadratisch, jedoch mit abgerundeten Ecken ausgeführt, deren Abrundungsradius etwas kleiner als der Radius der Ventilkammer ist. Hierdurch ergeben sich erhebliche Durchtrittsquerschnitte an den gradlinigen Abschnitten der Plättchenränder₉ so daß beim Abheben vom Schließsitz unmittelbar ein erheblicher Durchtrittsquerschnitt durch das Ventil zur Verfügung steht. Dabei sorgen aber die abgerundeten Ecken für eine ausreichende Führung.

Vorteilhaft weist die Ventilkammer neben der Zuführungsleitung einen rechtwinklig zu dieser angeordneten Wandabschnitt auf, an den sich das Ventilplättchen flächig anlegen kann, während an der gegenüberliegenden Seite zu der in den Arbeitsraum mündenden Öffnung ein konischer Wandabschnitt vorgesehen ist. Hierdurch wird die Sicherheit des Abschlusses bei Überdruck im Arbeitsraum des Zylinders mit Sicherheit gewährleistet, während beim Saughub des Kolbens der Durohtrittsquerschnitt verhältnismäßig groß gehalten wird.

Einbezogen wird, daß der konische Wandabschnitt in einer Ventilarmatur ausgebildet ist, die den Ventilraum einbezieht, d.h. in sich enthält. Besonders bevorzugt wird aber, daß der konische Wandabeohnitt unmittelbar von der Zylinderwand gebildet ist, in die eine Gewindebohrung eingelassen ist, in welcher eine Ventilarmatur einschraubbar ist. Dadurch ist es möglich, das Ventil unmittelbar an die Innenseite der Zylinderwand zu bringen, so daß der verbleibende Totraum zum Arbeitsraum auf ein Minimum herabgesetzt wird. Dies ist für die Wirkungsweise günstig.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, daß das plättchen

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eine Stärke von etwa 0,1 bis 1 mm aufweist und die Tiefe der Ventilkammer im Bereich ihres zylindrischen Wandteils etwa 0,8 bis 2 mm beträgt. Hierdurch wird die Masse des Plättchens auf ein Minimum gehalten, wobei eine genügende Bewegbarkeit besteht, und zwar auch im Hinblick auf die vorstehenden Ausführungen mit der Wandausbildung der Ventilkammer. Die Bewegbarkeit kann dadurch gefördert werden, daß das Ventilplättchen gegenüber dem zylindrischen Wandteil der Ventilkammer mit Untermaß in der Größenordnung von 10 °/o ausgeführt ist. Hierbei wird auch einbezogen, daß die Zuführungsleitung düsenförmig ausgebildet ist und einen Durchmesser in der Größenordnung von 0,2 bis 1 mm aufweist. Dadurch wird auch bei kleinen Ausführungen eine sichere Abdichtung und andererseits, wenn die Quelle für ein Medium an der Zuführungsleitung unter Druck steht, eine Förderung der Bewegung des als Plättchen ausgeführten Ventilkörpers erreicht, da dieses Plättchen dann voll von dem Strahl aus der düsenförmigen Zuführungsleitung getroffen wird.

Das Plättchen besteht zweckmäßig aus Metall, wobei es aus Blech, Stahl oder dergleichen ausgeführt sein kann. Es wird nicht ausgeschlossen, das Plättchen auch aus anderen Materialien auszuführen, die gegenüber den auf es einwirkenden Einflußgrößen widerstandsfähig sind.

Bevorzugt wird, daß ein solches Ventil im Zylinderkopf angeordnet ist. Dadurch wird während des gesamten Ansaughubs des Kolbens das zusätzliche Medium mit angesaugt. Eine besonders vorteilhafte Ausführung liegt aber darin, daß ein solches Ventil in der Zylinderseitenwand an einer Stelle angeordnet ist, die vom Kolbenkopf bei einer Kurbelarmstellung der Kurbelwelle in der Größenordnung von 60 bis 90° vor dem unteren TJmkehrpunkt passiert wird. Hierdurch wird_? sei es nun, daß üuft oder Flüssigkeit, im letzteren Falle insbesondere Emulsion, angesaugt wird, eine Schichtladung unmittelbar über der. Kolbenstirnwand, und zwar mit Abstand über dem Einlaßventil bzw. der Einspritzvorrichtung erreicht ₉ wodurch nicht nur eine zweck-

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mäßige Kühlung bei Einführung durch Flüssigkeit aufgrund eines Fiederschlags am Kolben und an den Zylinderwandteilen unmittelbar neben dem am unteren Umkehrpunkt befindlichen Kolben erzielt wirdj sondern auch dadurch, daß das Gemisch bzw. der eingespritzte Kraftstoff nicht vernebelt wird, die Zündwilligkeit beibehalten, aber durch die Verteilung des Niederschlags die Unterstützung dei Wirkung mit oder nach der Zündung des Kraftstoffes sichergestellt wird.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform steht ein im Zylinderkopf angeordnetes Ventil mit einer Quelle für eine Flüssigkeit in Verbindung» Bs ist besonders vorteilhaft, Flüssigkeit, insbesondere Emulsions während des gesamten Ansaughubs einzuziehen, wobei aufgrund der spezifischen Eigenschaften der Flüssigkeit während, des Ansaughubs im Arbeitsraum keine Vernebelung des gleichzeitig zugeführten Kraftstoffes stattfindetj, sondern diese Flüssigkeit an der Zylinderwand bzw« an der Kolbenstirnfläche niederschlägt. Hierbei wird bemerkt» daß eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung in der Verwendung einer Emulsion besteht₉ die einen leil Maschinenöl auf 300 - 400 !Teile Wasser enthält. Dadurch ergeben sich besonders günstige Bedingungen unter obigen Gesichtspunkten.

Ferner wird bevorzugt, daß das in der Zylindersextenwand angeordnete Ventil mit einem luftfilter verbunden ist. Dadurch wird zweckmäßig, gegebenenfalls auch in Verbindung mit der vorstehend beschriebenen Flüssigkeitszuführung, zunächst eine Schichtladung mit Luft unmittelbar über der Kolbenstirnflache erreicht.

In der besonders bevorzugten Ausführungsform, in welches de? Brennkraftmotor als Dieselmotor vorgesehen ist_s werden gemäß der bevorzugten Ausführungsform zusätzliche Medien, wie luft und/oder Flüssigkeit durch die im Arbeitsraum herrschenden Druckbedingungen angesaugt<> Hierdurch wird bereits eine Verbesserung bekannter Dieselmotoren erreichte Diese Verbesserung

kann noch dadurch gesteigert werden, daß ein Rückschlagventil der oben beschriebenen Art am Zylinderkopf und/oder in der Zylinderwand angeordnet ist. Dadurch wird nicht ausgeschlossen, daß die Erfindung auch an einem Otto-Motor wesentliche Vorteile aufweist.

Bei Anordnung in der Zylinderwand wird bevorzugt, daß das Ventil mit einer Flüssigkeitsquelle verbunden ist, wobei als Flüssigkeit bevorzugt wird, daß eine Emulsion der oben angegebenen Zusammensetzung verwendet wird.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung ist am Zylinderkopf und/ oder der Zylinderwand eine Ventilanordnung in Form eines doppelt wirkenden, gegebenenfalls geteilten, Ventils vorgesehen, dessen Ventilkörper in einem erweiterten Gehäuse gelagert sind, wobei die Zuleitung zu dieser Ventilanordnung an eine Quelle für ein unter Druck stehendes Strömungsmittel angeschlossen ia. Hierdurch wird je nach Ausführung erreicht, daß in Abhängigkeit vom Druck im Zylinder oder Unterdruck im Zylinder eine Charge des zugeführten Mediums bezw. Strömungsmittels eingebracht wird, was für den Betrieb des Brennkraftmotors auch als Dieselmotor besonders vorteilhaft ist.

Gemäß einer Ausführungsform sind Rückschlagventile vorgesehen, deren Ventilkörper durch getrennte Federn jeweils an ihren Sitz gepreßt werden, wobei diese Sitze an einander gegenüberliegenden Wandteilen vorgesehen sind, zwischen denen die Ventilkörper geführt sind.Je nach Anordnung der Ventilsitze erfolgt die Zuführung in Abhängigkeit vom Druck oder Unterdruck. Es versteht sich, daß die wechselweise arbeitenden Ventilkörper auch verbunden sein und mittels einer Feder geführt sein können. Besonders bevorzugt wird aber, daß die Ventilanordnung jeweils aus plattchenförmigen Rückschlagventilen besteht, wie sie vorstehend und im folgenden noch beschrieben sind, weil dadurch eine besonders einfache Ausführung und Anordnung erreicht wird, die sich besonders für die Zuführung in Abhängigkeit vom Unterdruck, d.h. von der Saugwirkung des Kolbens eignet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die in der Zeichnung zumindest schematisch dargestellt sind. Die Ausführungsbeispiele zeigen besonders

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vorteilhafte Anwendungen.

In allen Figuren werden gleiche oder sich entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen "bezeichnete

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine Ansicht eines Brennkraftmotors im Schnitt durch einen Zylinder, wobei der Brennkraftmotor mehrere in Reihenanordnung hintereinander angeordnete Zylinder haben kann und auch die zugeordneten Teile nur schematisch dargestellt sind,

Fig. 2: eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht in vereinfachter Darstellung mit zusätzlichen Mitteln,

Fig. 3: eine Seitenansicht einer "bevorzugten Ausführungsform einer eine Zylinderwand durchsetzenden Ventilausbildung,

Fig. 4-: einen Schnitt längs der Linie IV-IV durch Fig. 3>

Fig. 5: eine der Fig. 3 entsprechende Ansicht einer

anderen Ausführungsform einer Ventilanordnung, wobei hinsichtlich der Fig. 3 und 5 besondere Druckverhältnisse in Verbindung mit einer strichpunktiert angezeigten Kolbenanordnung angegeben sind,

Fig. 6: einen Schnitt durch eine weitere auch für einen Dieselmotor insbesondere im Zylinderkopf oder an der Zylinderwand besonders vorteilhafte Ventilausbildung,

Fig.7+8: der Fig. 6 entsprechende Ansicht an einer anderen Ausführung der Ventilausbildung.

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Gemäß I¹Ig. 1 und 2 ist eine Schnittansicht durch einen Reihenmotor gezeigt. Auf einem Kurbelwellengehäuse 1 sind hintereinander Zylinder 2 angeordnet, wobei die Zylinderwände mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Im Kurbelgehäuse ist eine Kurbelwelle 3 an den Stirnseiten, die parallel zur Zeichnungsebene verlaufen, gelagert. Unter jeder Zylinderwand 2 besitzt die Kurbelwelle einen Kurbelzapfen 4, der durch Kurbelarme 5 mit der Welle 3 verbunden ist. Der Kurbelzapfen 4 bewegt sich auf einem Bewegungskreis 6 - er ist in den Fig«. 1 und 2 in der Stellung gezeichnet^ in welcher sich ein Kolben im unteren Umkehrpunkt befindete Der Kolben 7 ist durch eine Kolbenstange 8 mit dem Kurbelzapfen 4 verbundene Die Kolben·=* stange 8 ist gelenkig um den Kolbenbolzen 9 mit dem Kolben und andererseits verschwenKbar mit dem Kurbelzapfen 4 verbunden. Der Kolben 7 selbst ist durch Kolbenringe 10 abgedichtet im Zylinder 2 geführt.

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Der Zylinder 2 ist oben durch den Zylinderkopf 11 abgeschlossen_s der nur schematisch gezeigt isto Im Zylinderkopf sind ein Einlaßventil 12₉ beispielsweise für luft₉ und ein Auslaßventil 15 angeordnet« Die Ventile sind an Ventilsitze 14» 15 im Zylinderkopf geführt, und zwar mittels Ventilschaften I6j 17» die durch Federn an Kipphebeln 18 _ΰ 19 gehalten sind, die ihrerseits durch eine Hockenwelle 20 mit Betätigungsnocken 21 bewegbar sind_e Die Kipphebel sind um Schwenkzapfen 22 ₅ 25 im Motor bewegbar_e Die Nockenwelle 20 steht über ein Torgelege_s beispielsweise einen Zahn-Riementrieb 24₉ mit der Kurbelwelle in Verbindungο

Bei der bevorzugten _s aber nicht ausschließlichen₉ Ausführungsform als Dieselmotor sehließt sieh an das Einlaßventil 12 ein Kanal 25 aa₀ aa dessen lad© ein luftfilter 26 angeordnet ist_s durch den Luft aagesaugt tri.rd_e Ia den Zylinderkopf 11 mündet eine linsprits5T©rrioatiiBg 27 ₉ der üfe©r ©in© leitung 28 von einer unter Drii©& steaeaclea Quello 2g Kraftstoff zugeführt und taktweis© eingesprltst wirt₀ wob®! di© Quell© 29 über eiae üeituag- 30 mit eines fösrat 31 ia fertiadusg steht _o Weiterhin ist am .Zylinderkopf 11 eiae ¥entilvorrich1nine 52 angeordnet ₉ die im eiaselaea no@fe ESÄ02? !©ecariebea wirä, uad die über eiae üeituns "55 ait Q&mv Quelle 34 fte eia strömungBfähiges Medium ia Terfeiaduag steato Bi©se Quell© 34 kann unter Druck stehenρ bo daß di@ Yentilyorriehtung 32 iEmer unter einem solchen Druck im 0-egeasats · sum Druck im Arbei-fcsreum 35 inaerhalb des Zyliadere steht₈ oder die Quoll® liegt druckfrei uater atmosphärischem Druck vor-^ was baeoaaers dana bevorzugt wirdg wena die Saugwirkaag dee Kolbeaa 1 auegenutsst werden' solle

die Quell© 34 un'tes' Bru@^ ©t«ht_t k*nx. 'beispielsweise eine Püape 36 über eine Zeitung 37 amgeeohlsesen e©ia«

Die Ventilvorrichtung 32 kann nach den !ig. 3 Ms 5 einerseits oder Fig. 6 andererseits ausgeführt sein, worauf noch bezug genommen wird.

Wach I¹Xg₀ 2, in der gleiche Teile wie bisher mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, sind in der Zylinderseitenwand 38 zwei in den Arbeitsraum 35 durch Öffnungen 39» 40 mündende Bohrungen 41, 42 vorgesehen, an denen in der Zeichnung schematisch an der Außenseite der Zylinderwand Ventilvorrichtungen 43, 44 angeordnet sind. Diese VentilvorriD'htungen stehen über Leitungen 45, 46 mit Quellen 47, 48 für ein strömungsfähiges Medium in Verbindung, wobei es sich um eine Flüssigkeit, insbesondere Emulsion,oder Luft handeln kann. Die bevorzugte Anwendung ist bereits oben dargelegt.

Die Bohrung 41 befindet sich unmittelbar am Zylinderkopf 11. Die Bohrung 42 ist in bezug zum Weg des Kolbens T in einer Höhe angeordnet, daß die Kolbenkante 49 diese Öffnung 40 überstreicht, wenn der Kurbelarm 5 eine Stellung in der Größenordnung von 60 bis 9 0° vor dem-unteren TJmkehrpunkt, d_oh. vor der in Figo 2 gezeichneten nach unten gerichteten Stellung einnimmt.

Die Ventilvorrichtungen 43, 44, aber auch die Ventilvorrichtung 32, sind vorteilhaft nach den Fig. 3 "bis 5 ausgeführt. In den Fig<■ 3 und 5 ist die Wand 50 des Zylinders 2 dargestellt, wobei auch der Kolben 7 gezeigt ist, der in Richtung des Pfeiles 51 hin- und herbeweglich ist.

Bei der Ausführung nach Fig. 4 ist die Zylinderwand 50 mit einer Gewindebohrung 52 versehen, in die eine Aufnahmearmatur 53 unter Zwischenfügung einer Dichtung 54 eingeschraubt ist. Diese Aufnähmearmatur 53 hat die Bohrung 55 und die in den Zylinder 2 mündende Öffnung 56, die zweckmäßig konisch erweitert ist. An der vom Zylinder abgekehrten Seite hat die Bohrung 55 einen sich von ihm in abgekehrter Richtung konisch erweiternden Wandteil 59, der einerseits die Ventilkammer 60

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begrenzt. Diese Ventilkainmer hat einen zylindrischen Wandten 61, der in einer anderen Ventilarmatur 62 ausgebildet ist. An diesen zylindrischen Wandteil 61 schließt sich ein rechtwinklig angeordneter Wandabschnitt 65 an, in dessen Mitte die Zuführungsleitung 64 mündet. In der durch den zylindrischen Wandteil 61 bestimmten Ventilkammer 60 ist ein als Ventilkörper dienendes Plättchen 65 frei beweglich geführt. Dieses hat im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit den Seiten 66, 67, wobei abgerundete Ecken 68, 69 vorgesehen sind und der Krümmungsradius der Abrundung etwas kleiner als derjenige für den zylindrischen Wandteil 61 ist. Das Plättchen 65 ist jedenfalls so groß, daß es immer die Öffnung der Zuführungsleitung 64- abdeckt bzw. nicht durch die Bohrung 55 treten kann.

Nach den Pig. 3 und 4- befindet sich die eigentliche Ventilvorriehtung mit dem Plättchen 65 außerhalb der Zylinderwand 50. Bs ist erkennbar, daß sich das plättchen 65 in der gezeichneten Stellung befindet, wenn sich der Kolben 7 in. Richtung des Pfeiles 51 gemäß Pig. 3 nach rechts bewegt.

Der Totraum zum Arbeitsraum im Zylinder ist verhältnismäßig groß.

Uach Pig. 5 ist unmittelbar in die Zylinderwand 50 eine diese nicht durchsetzende Gewindebohrung 70 eingesenkt, an deren Ende eine Stufe 71 vorgesehen ist, von der ein konischer Wandabschnitt 72 als Teil einer Bohrung bis zu der Öffnung 56 ausgebildet ist. Dieser konische Wandabschnitt 72 bildet einen Teil der Ventilkammer 60, deren zylindrischer Wandabschnitt 61 in einer Armatur 73 ausgebildet ist, die in die Gewindebohrung 70 eingeschraubt ist. In der Ventilkammer 60 ist das Ventilplättchen 65 in der angegebenen Ausführungsform beweglich gelagert, wobei in der Armatur 73 auch der Wandabschnitt 63 vorgesehen ist, und die Armatur im übrigen von der Zuführungsleitung 64- durchsetzt ist.

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I¹Ig. 5 zeigt die lage des Plättchens 65 dann, wenn sich der Kolben 7 entsprechend dem Doppelpfeil 51 .nach links "bewegt, d.h. wenn Druck durch die Öffnung 56 ausgeübt wird.

Die in den Fig. 3 bis 5 gezeigte Ventilausbildung ohne Führung des Ventilkörpers 65 mit komplizierten Mitteln zeigt eine außerordentlich empfindliche und ganz eng am Arbeitsraum des Zylinders anzuordnende Ventilausbildung, die für die Zwecke der Erfindung ganz besonders vorteilhaft ist.

Eine solche Ventilausbildung ist für Brennkraftmotoren jeder Art zu bevorzugen. Einbezogen wird aber für solche Motoren, insbesondere Dieselmotoren, auch eine Ausbildung der in Fig. 2 mit 32 bezeichneten Ventilvorrichtung nach Fig. 6. Dabei ist die Zylinderkopfwand mit 74 bezeichnet. In sie ist, und das gilt auch für die Anordnung der Ventilvorrichtungen 43, 44 nach Fig. 2 wahlweise, eine Ventilgehäusearmatur 75 mit einem Ventilsitz 76 eingeschraubt. Dieser Armatur ist eine Gehäusegegenarmatur 77 zugeordnet, an die sich die Verbindungsleitung 78 zu einer unter Druck stehenden Quelle 79 für ein strömungsfähiges Medium anschließt. Diese leitung 78 ist mit einem Paßstück 80 eingeschraubt, das einen dem Ventilsitz 76 gegenüberliegenden Ventilsitz 81 hat. In der Gehäusegegenarmatur beispielsweise ist durch radiale Wandteile 82 ein Mittelstück 83 gehalten, das eine Querwand 84 mit einer Durchgangsöffnung 85 hat. Von dieser Querwand 84 gehen zu entgegengesetzten Seiten Führungswandstücke 86, 87 aus, die Andrückfedern 88, 89 führen, welche auf insbesondere konische Ventilkörper 90, 91 einwirken, um diese an die Ventilsitze 76, 81 zu drücken. Ventilkörperschäfte 92» 93, die von den jeweiligen Federn umgeben sind, führen die Ventilkörper.

Wenn somit das Ventil bei 76, 91 geschlossen ist und' der Überdruck aus der Quelle 79 den Druck der Feder 77 überwindet, füllt sich der Raum in der Ventilvorrichtung mit dem aus der

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Quelle 79 kommenden Medium. Mimrat der Druck im Arbeitsraum zu, wird der Ventilkörper vom Sitz j6 abgehoben, wobei gleichzeitig der Ventilkörper 9o an seinen Sitz 81 gedruckt wird₃ aber auch der Inhalt im Ventilgehäuse in den Arbeitsraum des Zylinders gelangt. Dadurch wird die Einführung des Mediums dosiert. Bei Abnahme des Druckes im Arbeitsraum des Zylinders schließt nämlich der Ventilkörper 91 wiederum an seinem Ventilsitz 76, so daß dann bei entsprechender Größe des Druckes aus der Quelle 79 der Raum in der Armatur dosiert gefüllt werden kann.

Bei der Ausführung nach Pig. 6 ist eine zweckmäßige Lösung gezeigt. Die Fig. 7 zeigt eine vorteilhafte Abwandlung, die unter geringem Aufwand mit den Ventilmitteln nach den Fig. 3 bis 5 ausgeführt ist. In den Fig. 7 und 8 ist die Zylinderwand ebenfalls mit 74 bezeichnet. In die Gewindebohrung der Zylinderwand 74 ist in Fig. 7 die Ventilgehäusearmatur 96 eingeschraubt, die an der vom Zylinder abgekehrten Seite einen Konus 97 als

Begrenzung einer Ventilkammer aufweist. Der andere Teil dieser Ventilkammer wird von der Ausnehmung 98 einer Gehäusegegenarmatur 99 gebildet, die von einer Bohrung loo durchsetzt ist. Das von der Ausnehmung abgekehrte Ende der Bohrung loo hat ebenfalls eine stufenförmige Ausnehmung lol, die zusammen mit einem Konus Io2 am Ende des Durchgangs Io3 eines Paßstücks Io4 eine zweite Ventilkammer bildet. In den Ventilkammern sind plattchenförmige Ventilkörper Io5, Io6 in einer Weise vorgesehen, wie es im Zusammenhang mit den Fig. 3 bis 5 beschrieben ist, wobei auch die angegebenen Abmessungen herangezogen werden können.

Durch die Länge der Bohrung loo kann der Raum bestimmt werden, in welchem eine bestimmte Charge zur Eingabe in den Zylinder gesammelt wird.

Bei der Ausführung nach Fig. 8 wird der dem Konus 97 entsprechende Konus Io6 unmittelbar in der Zylinderwand J^ ausgebildet, so daß bei dieser Ausführung praktisch lediglich eine

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der Gehäusegegenarmatur der Fig. ¹J entsprechende Armatur Io7 und ein Paßstück Io8 für einen Anschluß und eine Quelle vorgesehen sind.

Im Hinblick auf die Darlegungen zur Fig. 7 erübrigt sich eine nähere Beschreibung von Fig. 8, da auch hier zwei Ventilkammern mit plattehenförmigen Ventilkörpern Io5, I06 mit weniger Bauteilen und insbesondere näher an der Eintrittsöffnung Io9 in den Zylinder geschaffen werden.

Sofern die Zylinderwand zum Zwecke der Kühlung doppelwandig ausgeführt ist, versteht sich, daß beispielsweise die Gehäusearmatur 96 so ausgeführt ist, daß sie die Doppelwand durchsetzt, gleiches gilt für die Armatur Io7 in Fig. 8.

Die gezeigten Mittel offenbaren eine sehr feinfühlig ansprechende Ventilanordnung, die zuverlässig arbeitet und ohne zusätzliche Führung oder Steuermittel auskommt, wobei eine Anpassung durch Einstellung leicht möglich ist.

Je nach Anordnung der Konusse besteht die Möglichkeit, die Durchgangsrichtung in Abhängigkeit vom Druck im Zylinder zu bestimmen, wobei die gezeigten Ausführungen mit den an der Zylinderseite angeordneten Konussen eine Ausführung zeigen, bei der in dem Doppelventil eingefangene Charge aufgrund eines Unterdrucks im Zylinder eingesaugt wird _% wobei gleichzeitig der andere plattchenförmige Ventilkörper abdichtet.

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Leersesfe

Claims

DIPL.-ING. O. R. KRETZSCHMAR shamburgi

BEIM STROHHAUSE 34 PATENTANWALT ΟΡΟΊ / Cl T RUF 0*0/24 67 43

3ΊΛ7

12. Juli 1976

Herrn K/mk - 5085

Walter Franke

Seevetal

Anwaltsakte: 5083

Patentansprüche

1.) Brennkraftmotor mit wenigstens einem Zylinder und wenigstens einem in dem Zylinder hin- und herbewegbaren Kolben, dessen Kolbenstangen mit einer Kurbelwelle verbunden sind, wobei der Arbeitsraum des wenigstens einen Zylinders nockenwellengesteuerte Ein- und Auslaßventile aufweist und im Zylinderkopf wenigstens eine Einlaß- bzw. Einspritzvorrichtung für Kraftstoff angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderwand (2, 38, 50, 74) an wenigstens einer Stelle des Arbeitsraumes von einer Bohrung (55) durchsetzt ist, durch welche ein zusätzliches strömungsfähiges Medium, luft oder Flüssigkeit, unmittelbar in den Arbeitsraum (35) durch die Saugwirkung des sich in seine untere Umkehrstellung bewegenden Kolbens (7) ansaugbar ist, und daß ein Ventil an einer Zuleitung (33» 64, 78) unmittelbar an der Zylindeiwand (2, 50, 74) oder

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KONTENt DRESDNER BANK CBLZ 2OO 8ΟΟΟΟ1 KONTO-NR. 9 239 371 · POSTSCHECK HAMBURG {BLZ 2OOIOO 2O) NR. 193766-208

im Bereich, der Zylinderwand eine Ventilkammer (60) aufweist, die größeren Querschnitt als die Zuführungsleitung (33, 64, 78) und eine sich anschließende, durch die Bohrung in den Arbeitsraum mündende Öffnung hat und in der als Ventilkörper ein im wesentlichen gleichen Durchmesser wie die Ventilkammer (60) aufweisendes Plättchen (65) frei hin- und herbewegbar ist.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkammer (60) eine zylindrische Begrenzungswand (61) hat, und daß das Plättchen (65) im wesentlichen quadratisch, jedoch mit abgerundeten Ecken (68, 69) ausgeführt ist, deren Abrundungsradius etwas kleiner als der Radius der Ventilkammer ist.

3. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkammer (60) neben der Zuführungsleitung (33, 64) einen rechtwinklig zu dieser angeordneten Wandabschnitt (63) aufweist, an den sich das Ventilplättchen (65) flächig anlegen kann, während an der gegenüberliegenden Seite zu der in den Arbeitsraum mündenden öffnung (56) ein konischer Wandabschnitt (59) vorgesehen ist.

4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Wandabsohnitt (59) unmittelbar von der Zylinderwand (50) gebildet ist, in die eine Gewindebohrung (70) eingelassen ist, in welcher eine Ventilarmatur (73) einschraubbar ist.

5. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen (65) eine Stärke von etwa 0,1 bis 1 mm aufweist und die £iefe der Ventilkammer (60) im Bereich ihres zylindrischen Wandteiles (61) etwa 0,8 bis 2 mm beträgt.

6. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilplättchen (65) gegenüber dem zylindrischen Wandteil (61) der Ventilkammer mit Untermaß in der Größenordnung von

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10 fo ausgeführt ist,

7. Motor nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung (33, 64-) düsenförmig ausgebildet ist und einen Durchmesser in der G-rößenordnung von 0,2 bis 1 mm aufweist.

8. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 7 im Zylinderkopf (11) angeordnet ist.

9ο Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 7 in der Zylinderseitenwand (2) an einer Stelle angeordnet ist, die vom · Kolbenkopf bei einer Kurbelarmstellung der Kurbelwelle (3) in der G-rößenordnung von 60 bis 90° vor dem unteren Umkehrpunkt passiert wird.

10. Motor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das im Zylinderkopf (32) angeordnete Ventil (12, 32) mit einer Quelle (34> 47) für eine Flüssigkeit in Verbindung steht.

11.. Motor nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das in der Zylinderseitenwand (2) angeordnete Ventil (44) mit einem luftfilter verbunden ist.

12. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß er als Dieselmotor vorgesehen ist, der zusätzliche Medien, wie Luft und/oder Flüssigkeit durch die im Arbeitsraum herrschenden Druckbedingungen ansaugt, wobei ein Rückschlagventil (32, 43, 44) nach einem der Ansprüche 2 bis 7 am Zylinderkopf (11) und/oder in der Zylinderwand (2) angeordnet ist.

13. Motor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil (44) nach einem der Ansprüche 2 bis 7 in der Zylinderwand (2) zusätzlich vorgesehen und mit einer Plüssig-

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keitsquelle (48) verbunden ist.

14. Motor nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit Emulsion -verwendet wird.

15· Motor nach Anspruch 14 und insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Emulsion verwendet wird, die einen Teil Maschinenöl auf 3OO - 400 Teile Wasser enthält.

16. Motor nach einem der Ansprüche 1 und 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß am Zylinderkopf (11) und/oder der Zylinderwand (2) eine Ventilanordnung (Fig. 6,7 oder 8) in Form eines doppelt wirkenden, gegebenenfalls geteilten Ventiles vorgesehen ist, dessen "Ventilkörper (90, 91; 105, 106) in einem erweiterten Gehäuse (75, 77; 96, 99, 104; I07, 108) gelagert sind, wobei die Zuleitung (78) zu dieser Ventilanordnung an eine Quelle (79) für ein unter Druck stehendes Strömungsmittel angeschlossen ist.

17· Motor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß Rückschlagventile vorgesehen sind, deren Ventilkörper (90, 91) durch Federn (88, 89) jeweils an ihren Sitz (76, 81) gepreßt werden, wobei diese Sitze an einander gegenüberliegenden Wandteilen (80, 100) vorgesehen sind, zwischen denen die Ventilkörper geführt sind.

18. Motor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung jeweils aus plattchenförmigen Eückschlagventilkörpern (105, 106) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 besteht.

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