DE2714090A1

DE2714090A1 - Brennkammervorrichtung fuer verbrennungskraftmaschinen

Info

Publication number: DE2714090A1
Application number: DE19772714090
Authority: DE
Inventors: Auguste Moiroux
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-03-30
Filing date: 1977-03-30
Publication date: 1978-10-05

Description

PATENTANWALT 27H090

HANS-JOACHIM KANTNER

DIPLOM-INGENIEUR 6070 LANGEN. den 29.3.1977

• J- DARMSTÄDTER STRASSE 8 Ktr./jll TELEPHON: (06103) 2 30 29

PATENTANWALT DIPL.-INC H -J. KANTNER ' TE LE C R AMM : K A N T N E R P ATE NTE

DARMSTA[ITtR STH H. 60' LANCEN/HISStN LANG EN H ESSEN

Ingenieur Auguste Moiroux Ecully (Rhone) - Frankreich

Brennkamiaervorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen

Die Erfindung "bezieht sich auf eine separate Brennkanunervorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen und betrifft insbesondere eine solche Brennkammervorrichtung mit einer Brennkammer und einer Speicherkammer, denen ein Überströmventil und eine Kompressions- und Expansionskammer im Kolbenweg des Motors zugeordnet sind.

Räch einem nicht zum Stande der Technik gehörigen älteren Vorschlag weist eine separate Brennkammervorrichtung eine Brennkammer und eine Speicherkammer auf, die von einer Kompressions- und Expansionskammer durch ein Überströmventil getrennt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Brennkammervorrichtung zu schaffen, welche es gestattet,

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höhere volumetrische Druckverhältnisse zu erreichen und dadurch den Wirkungsgrad des Motors zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird dies in überraschend einfacher Weise dadurch erreicht, daß bei einer Brennkammervorricntung für Verbrennungskraftmaschinen mit einer Brennkammer und einer Speicherkammer, denen ein Überströmventil und eine Kompressions- und Expansionskammer im Kolbenweg des Motors zugeordnet sind, die Brennkammer von der Speicherkammer durch ein Überströmventil getrennt ist.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung kann die Brennkammer von der Kompressions- und Expansionskammer durch eine einfache Drosselstelle getrennt sein, wobei im übrigen aber diese beiden Kammern ständig miteinander in Verbindung stehen.

Weiterhin kann gemäß einem untergeordneten Erfindungsgedanken das Überströmventil durch einen Hydraulikkreislauf betätigbar sein, der dessen Bewegung in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Kurbelwelle steuert.

Wach einer anderen bevorzugten Variante der Erfindung kann das Überströmventil durch ein elastisches Organ ständig zwangsweise auf seinem Sitz in Anlage gehalten sein, während es unter der Wirkung des in der Brennkammer herrschenden Druckes von, diesem abhebbar ist. In erfinderischer Fortbildung dieses Erfxndungsgedankens kann dabei das elastische Rückhalteorgan durch eine durch das Überströmventil im Inneren einer Bohrung, in der dieses gleitend verschiebbar ist, begrenzte Kammer gebildet sein, die mit unter Druck stehendem Gas gefüllt ist, so daß das Ventil offen bleibt, so lange der in der Brennkammer und in der Speicherkammer herrschende Druck höher ist als der Druck des komprimierten Gases.

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Gemäß weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung können die Speicherkammern verschiedener Zylinder ein- und desselben Motors untereinander in Verbindung stehen, um die Wirkung der Druckregelung zu steigern.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnungen dargestellt sind, rein beispielsweise näher beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Brennkammervorrichtung nach der Erfindung, welcher den allgemeinen Aufbau derselben zeigen soll,

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen Teilbereich der Brennkammervorrichtung gemäß Fig. 1 mit dem Überströmventil und seiner hydraulischen Steuerungseinrichtung,

Fig. 3 in der Darstellung gemäß Fig. 2 entsprechender Darstellung eine abgewandelte Ausführungsform mit einem pneumatisch gesteuerten Überströmventil, und

Fig. 4 eine Schnittdarstellung, welche die Parallelanordnung mehrerer Speicherkammern an einem Motor mit mehreren Zylindern zeigt.

In Fig. 1 ist ein Verbrennungsmotor gezeigt, der in bekannter Weise einen Kurbelwellenmechanismus 3 mit am Antriebskolben des Motors, der im Inneren eines Zylinders 1 des Motorgehäuses eine hin- und hergehende Bewegung durchmacht, angelenktem Pleuel aufweist.

Ein auf dem Motorgehäuse festgelegter Zylinderkopf 4 umschließt eine Kompressions- und Expansionskammer 5i einen Zuströmkanal 6,

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einen Entleerungskanal 7■> eine Verbrennungskammer 8 und eine Speicherkaiamer 9.

In diesen Zylinderkopf sind das Zuströmventil 1o und das Entleerungsventil 11, welche durch eine nicht dargestellte Nockenwelle des Motors betätigt werden, ebenso angeordnet, wie ein durch eine Steuereinrichtung 13 betätigtes Überströmventil 12.

Eine Einspritzeinrichtung 14 für Brennstoff ist auf einer Seite der Brennkammer 8 angeordnet.

Die in Fig. 2 dargestellte Steuereinrichtung 13 weist im wesentlichen einen Kolben 15 auf, der am Ventilstössel 12 für hin- und hergehende Verschiebebewegung in einem Zylinder festgelegt ist, um auf diese Weise in diesem Zylinder Zylinderräume 17 und 18 zu bestimmen bzw. abzugrenzen, welche jeweils durch Kanäle 19 bzw. 2o mit Hydraulikdruckmittel angespeist werden. In seiner unteren Stellung ruht das Überströmventil auf dem im Eingang der Speicherkammer 9 angeordneten Ventilsitz 21.

Die Wirkungsweise ist nun folgende:

Infolge des Startens des Motors verdrängt und komprimiert der Kolben 2 die Luft in der Brennkammer 8. Eine Hydraulikeinrichtung, die ähnlich der ist, die im Detail in der französischen Patentanmeldung 75*12 422 beschrieben ist, bringt einen durch den Kanal 19 weitergeleiteten Strömungsimpuls auf und bringt den Kanal 2o zur Entleerung, kurz bevor der Kolben 2 seinen oberen Totpunkt erreicht. Dies hat zur Wirkung, daß das Ventil 12 öffnet und der verdrängten Luft gestattet, die Speicherkammer 9 zu füllen. Wenn der Kolben seinen oberen Totpunkt erreicht, bringt die Hydraulikeinrichtung einen im Kanal 2o weitergeleiteten Strömungsimpuls auf

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und "bringt damit den Kanal 19 zum Entleeren. Dies hat zur Wirkung, daß das Ventil 12 schließt und daß die verdrängte Luft im Inneren der Speicherkammer 9 zurückgehalten wird.

Wenn die Speicherkatamer 9 auf den gewünschten Druck aufgefüllt wird, sind dann die Öffnungs- und Schließpunkte des Überströmventils für Funktion im Normallauf festgelegt. Damit öffnet sich das Überströmventil 12, wenn die Kurbelwelle eine Vorlaufstellung von etwa 2o° in Bezug auf ihre dem oberen Totpunkt des Kolbens entsprechende Stellung aufweist, während das Ventil 12 wieder schließt, wenn die Kurbelwelle diese Stellung um einen Winkelbetrag von etwa 3o° passiert hat.

Bei normaler Arbeitsweise komprimiert somit der Kolben 2 die Luft im Zylinder 1, und zwar in der Kammer 5 ebenso wie in der Brennkammer 8, und zwar bis zu dem Moment, wo das Überströmventil 12 sich öffnet. Die komprimierte Luft tritt dann zum Teil in die Speicherkammer 9 ein, und der Kompressionsdruck wird auf diese Weise begrenzt. Die Verbrennung findet in der Kammer SipTInd aufgrund der Tatsache, daß der Kolben 2 seinen Abwärtshub beginnt, verbleibt die in die Speicherkammer 9 eingedrungene Luft in dieser zur weiteren Speisung der Verbrennung, bis das Überströmventil 12 sich wieder schließt.

Die Verbrennung läuft demnach bei genau konstantem Druck ab, und zwar dank der Kammer 9- Dies gestattet, ein volumetrisches Verhältnis bei wesentlich erhöhter Kompression zu erzielen und somit einen exzellenten Wirkungsgrad des Motors zu erreichen.

Im Falle der Aufladung eines Motors brauchen lediglich die Öffnungs- und Schließwinkel angepaßt zu werden. Diese

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Winkel müssen dem gewählten Haximaldruck entsprechen.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Variante der Erfindung weist die Steuerungseinrichtung 13, die hier in einer pneumatischen Version ausgeführt ist, im wesentlichen ein Überströmkolbenventil 23 auf, das in einer Bohrung 22 axialverschieblich gleitet und in seiner unteren Stellung auf dem Ventilsitz 24 ruht. Das Kolbenventil 23 ist hohl, und es begrenzt in der Bohrung 22 einen Steuerraum 25, der von der Speicherkammer 9 isoliert ist.

In diesem Fall ist die Wirkungsweise folgende:

Las Öffnen der Öffnung des Ventils 23 erfolgt automatisch. Zufolge der Tatsache, daß der Druck in der Brennkammer 8 größer werden muß als der Druck in der Steuerkammer 25» hebt sich in der Tat das Kolbenventil 23 von seinem Ventilsitz 24. Die Brennkammer 8 und die Speicherkammer 9 werden somit in Kommunikation miteinander gebracht. Durch Luftaustausch gleichen sich die Drücke in beiden Kammern an. Die Verbrennung läuft unter Zuhilfenahme der Speicherkammer 9, welche den Ilaximaldruck begrenzt, in der gleichen Weise ab, wie für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 vorstehend beschrieben. Des Kolbenventil 22 schließt sich, wenn der Druck in der Kammer 8 gleich dem ist, der in der Steuerkammer 25 herrscht.

In beiden Fällen steht die Brennkammer 8 immer ständig mit der Kompressionskammer 5 über eine einfache Drosselstellung in Verbindung.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung, die in Fig. 4 gezeigt ist, sind bei einem Motor mit mehreren Zylindern die Überströmventile 12 parallel zueinander angeordnet und arbeiten auf eine gemeinsame Speicherkammer, die durch eine Hochdruckleitung 26 gebildet ist. Dadurch resultiert eine

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sehr wesentliche Reduzierung des Raumbedarfs des gesamten Systemsund eine Steigerung der Steuerungswirkung für den Druck.

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Claims

HANS-JOACHIM KANTNER DIPLOM-INGENIEUR 6070 LANGEN. den 29.3.1977 DARMSTÄDTER STRASSE θ Ktr./J:l TELEPHON: (O6IO.3I 2 3O'J9 TELECRAMM: K ANTN E R PATENTE ALT DIPL-INC H-J. KÄSTNER iSSfN LANCENHESSEN Ansprüche

1. Brennkammervorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen mit einer Brennkammer und einer Speicherkammer, denen ein Überströmventil und eine Kompressions- und Expansionskammer im Kolbenweg des Motors zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (8) von der Speicherkammer (9) durch ein Überströmventil (12 bzw. 23) getrennt ist.

2. Brennkammervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (8) von der Kompressions- und Sxpansionskammer (5) durch eine einfache Drosselstelle (27) getrennt ist, im übrigen aber diese beiden Kammern (8, 5) ständig miteinander in Verbindung stehen.

3· Brennkammervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Überströmventil (12) durch einen Hydraulikkreislauf (17, 18, 19, 2o) betätigbar ist, der dessen Bewegung in Abhängigkeit von der Winkelstellung

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ORtGlNAL INSPECTED

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der Kurbelwelle (3) steuert.

4. Brenrüiamaervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das tTberströaventil (23) durch ein elastisches Organ (22, 23, 25) ständig zwangsweise auf seinem Sitz (2A-) in Anlage gehalten ist, während es unter der V/irkung des in der Brennkammer (3) herrschenden Drucke; von diesem abhebbar ist.

5· Brennkammervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Rückhalteorgan durch eine durch das Überströmventil (23) im Inneren einer Bohrung (22), in der dieses gleitend verschiebbar ist, begrenzte Kaumer (25) gebildet ist, die mit unter Druck stehendem Gas gefüllt ist, so daß das Ventil (23) offen bleibt, so lange der in der Brennkammer (8) und in der Speicherkammer (9) herrschende Druck höher ist als der Druck des komprimierten Gases.

6. Brennkammervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherkammern (9) verschiedener Zylinder (1) eines Motors untereinander in. Verbindung stehen.

Patentanwalt

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