DE2857590A1

DE2857590A1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: DE2857590A1
Application number: DE782857590T
Authority: DE
Inventors: R Townsend
Original assignee: Marel Meat Processing Inc
Current assignee: Marel Meat Processing Inc
Priority date: 1978-11-17
Filing date: 1978-11-17
Publication date: 1980-12-11
Also published as: SE8005191L; JPS55500913A; WO1980001094A1; SE433647B; JPS6124527B2; BR7808752A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsmotor und insbesondere auf einen Verbrennungsmotor mit verbesserten Mitteln zur Verhinderung des Wärmeübergangs auf den Zylinder und den
Kolben, wodurch die Kolbenringe und das Schmieröl auf eine verhältnismäßig niedrige Temperatur gehalten werden, während die
Verbrennungskammer und die Oberseite des Kolbens verhältnismäßig heiß sind.

Bei Verbrennungsmotoren werden stets Kühlprobleme angetroffen. Sie treten insbesondere bei Verbrennungsmotoren vom Rotationstyp auf. Beispielsweise ist es in Dieselmotoren besonders erwünscht, die Verbrennungskammer auf extrem hohe Temperaturen
zu halten, so daß eine verbesserte Zündung und verbesserte
Energiecharakteristiken erzielt werden. Wenn die Verbrennungskammer auf eine ausreichend hohe Temperatur gehalten wird, damit die gewünschte Zündung stattfindet, dann wird Wärme auf
die Zylinder und auf die Kolben übertragen, so daß es äußerst
schwierig ist, die Kolbenringe und die Lagerflächen zu schmieren, weil die Schmierqualität des Öls unter solchen extrem hohen Temperaturen leicht zusammenbricht.

Beim erfindungsgemäßen Motor ist eine Antriebswelle drehbar in einem Motorblock gelagert und erstreckt sich von diesem nach außen. Ein Rotor ist auf der Antriebswelle im Motorblock drehfest mit dieser Welle verbunden und weist einen Nocken auf. Ein Rückstellnocken ist ebenfalls auf der Antriebswelle drehfest angeordnet. In Zylindern sind Kolben gleitbar angeordnet. Jeder Kolben besitzt ein Paar Rollen, die auf dem Nocken bzw. dem Rückstellnocken anliegen, so daß der Kolben zwischen einer oberen und
einer unteren Lage bewegt wird. Ein Zylinderkopf ist auf jedem Zylinder befestigt und besitzt eine kuppeiförmige Verbrennungs-

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kammer, welche den kuppeiförmigen Kolbenkopf aufnimmt, wenn der Kolben sich in seiner oberen Lage befindet. Es sind Mittel für die Einführung von Brennstoff in das Innere der Verbrennungskammer vorgesehen. Die Zylinder und die Zylinderköpfe sind durch eine Warmeisolierungsdichtung voneinander getrennt, so daß di« Verbrennungswärme nicht leicht vom Zylinderkopf auf die Zylinder übertragen werden kann. Die Form der Kammer und des Kolbenkopfs ist derart, daß ein kleiner Luftspalt zwischen ihnen gebildet:wird, der die Absorption von Wärme in den Kolbenkopf und in die Zylirv-~ derkopfwandung hemmt. Kühlluft wird dem Zylinder zugeführt und"' rund um den kuppeiförmigen Kolbenkopf geleitet, um diesen zu kühlen. Die Kolbenringe und der Kolben gleiten auf Oberflächen, die vom Zylinderkopf getrennt sind.

Bei einer modifizierten Ausführungsform besitzt der Kolbenkopf ein Paar einander gegenüberliegender Luftablenkfinnen, die verursachen, daß die Kühlluft über den oberen Teil des Kolbens und nicht rund um den Kolbenkopf fließt. Bei einer weiteren modifizierten Ausführungsform besitzt der Kolbenkopf an der Abgasseite einen Anschnitt, wodurch der Austritt der Kühl- und Abgase aus dem Inneren der Zylinder erleichtert wird. Bei einem noch anderen modifizierten Kolbenkopf besitzen die zentralen Seitenteile die Form eines Zylinders.

Eine Aufgabe der Erfindung war es, einen Verbrennungsmotor zu schaffen, der mit höheren Temperaturen in der Verbrennungskammer betrieben werden kann, wobei gleichzeitig die Oberflächen, auf denen die Kolbenringe anliegen, eine wesentlich niedrigere Temperatur aufweisen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung war es, einen Verbrennungsmotor zu schaffen, bei dem die Zylinderköpfe und die eigentlichen Zylinder durch Wärmeisolierungsdichtungen voneinander getrennt sind.

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Eine weitere Aufgabe der Erfindung war es, einen Verbrennungsmotor zu schaffen, der Mittel zum Hemmen der Wärmeabsorption in die Zylinderköpfe, die Zylinder und die Kolben aufweist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung war es, einen Verbrennungsmotor zu schaffen, bei dem ein enger "Luftspalt" zwischen dem Kolbenkopf und der Verbrennungskammer besteht, um die Absorption von Wärme in einen größeren Teil des Kolbenkopfs und in die Wandungen der Verbrennungskammer zu hemmen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung war es, einen Verbrennungsmotor mit einem kleinen Luftspalt zwischen einem kuppeiförmigen Kolbenkopf und der Innenwandung des Zylinders zu schaffen, so daß die Kühlluft sich in eine dünne breite Luftschicht ausbreitet, so daß eine wirksamere Kühlung erhalten wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung war es, einen Verbrennungsmotor zu schaffen, bei dem die Kolbenringe weitgehend von der Verbrennungskammer getrennt sind.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung war es, einen Verbrennungsmotor zu schaffen, bei dem die Verbrennungskammer und Ringdichtungsflächen voneinander getrennt sind.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung war es, einen Verbrennungsmotor zu schaffen, der wirtschaftlich herzustellen und dauerhaft im Gebrauch ist.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:
en

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Motors; Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht an der Linie 2-2 von Fig. 1;

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Fig. 3 eine Stirnansicht an der Linie 3-3 von Fig. 2; Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Kolbens in seiner

unteren Lage;
Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht an der Linie 5-5 von

Fig. 3;
Fig. 6 eine vergrößerte Schnittansicht an der Linie 6-6 von

Fig. 3; ·

Fig. 7 eine vergrößerte Schnittansicht an der Linie 7-7 von Fig. 3;

Fig. 8 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Zylinders; Fig. 9 eine vergrößerte Schnittansicht an der. Linie 9-9 von Fig. 8;

Fig.IO eine perspektivische Ansicht des Nockens des Motors; Fig.11 eine Seitenansicht des Nockens von Fig. 10; Fig.12 eine perspektivische Ansicht des Rückstellnockens des Motors;

Fig.13 eine Seitenansicht des Nockens von Fig. 12; Fig.14 eine perspektivische Ansicht einer modifizierten Form

des Kolbenkopfs;
Fig.15 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 6, außer daß der Kolben

von Fig. 14 verwendet ist;
Fig.16 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 7, außer daß der modifizierte

Kolben von Fig. 14 verwendet ist; Fig.17 eine vergrößerte Schnittansicht senkrecht zur Ebene von

Fig. 7;
Fig.18 eine perspektivische Ansicht einer modifizierten Form des Kolbens in der Expansionslage; und

Fig.19 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 17, wobei jedoch der modifizierte Kolben von Fig. 18 in der Kompressionslage gezeigt ist.

Der erfindungsgemäße Motor 10 besitzt einen Motorblock 12 mit Stirnplatten 14 und 16 und einem zylindrischen Gehäuse 18, das sich zwischen den Stirnplatten erstreckt. Eine Antriebswelle ist drehbar im Motor gelagert, wie es am besten in Fig. 2 zu sehen ist. Ein Ende der Antriebswelle 20 ist in einem Lager 22 gelagert,

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das in der Stirnplatte 16 sitzt. Die Welle 2O ist außerdem drehbar in einem Lager 24 gelagert, das in einem Fortsatz 26 sitzt, der auf die äußere Oberfläche der Stirnplatte 14 aufgeschweißt ist. Eine geeignete Dichtung 28 umgreift die Welle 20, wie es in Fig. 2 zu sehen ist.

Ein Rotor 30 ist drehfest mit der Welle 20 verbunden. Ein Nocken 32 ist mit Hilfe von Schrauben 35 am Rotor 30 befestigt. Wie aus den Fig. 10 und 11 ersichtlich, ist der Nocken 32 ringförmig ausgebildet und mit einer Nockenfläche 34 versehen. Ein Rückstellnocken 36 ist drehfest mit der Welle 20 verbunden und besitzt eine Nockenfläche 38.

Zwei Zylinder 40 und 40* sind in Öffnungen 42 und 42* in der Stirnplatte 16 angeordnet und werden darin durch Bolzen 44 festgehalten, wie dies weiter unten beschrieben ist. Da beide Zylinder identisch sind, ist nur ein Zylinder 40 mit den zugehörigen Teilen näher beschrieben. Der identische Zylinder 40' und die zugehörigen Teile sind jeweils mit einem Apostroph gekennzeichnet. Wie es am besten in Fig. 8 ersichtlich ist, besitzt der Zylinder 40 einen Abschnitt 46 mit verringertem Durchmesser, wodurch eine Schulter 48 gebildet wird, die an einer Schulter 50 in der Stirnplatte 16 anliegt. Der Zylinder 40 ist an einer Seite mit mehreren im Abstand angeordneten Einlaßöffnungen 52 und auf der anderen Seite mit größeren Abgasöffnungen 54 ausgerüstet. Der Zylinder 40 umschließt eine Zylinderkammer 56, die durch eine Wandungsfläche 58 definiert wird. Ein Zylinderkopf 6O ist am äußeren Ende des Zylinders 40 und an der Stirnplatte 16 mit Hilfe der Bolzen 44 (Fig. 6) befestigt und mit einer kuppeiförmigen ^L~~ Verbrennungskammer 62 versehen. Die Verbrennungskammer 62 wird

durch eine Seitenwandung 64 und eine obere Wandung 66 definiert. Ein Brennstoffeinspritzapparat 68 steht mit der Verbrennungskammer 62 in Verbindung, wie es in Fig. 15 ersichtlich ist, so daß Brennstoff zum richtigen Zeitpunkt zugeführt werden kann.

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LL-, '

Eine Wärmeisolierungsdichtung 70 ist zwischen dem Zylinderkopf 60 und dem Zylinder 40 vorgesehen, um den Wärmeübergang von dem" äußerst heißen Zylinderkopf 6O zum Zylinder 40 zu hemmen.

Kolben 72 und 72' sind gleitbar in den Zylindern 40 und 40' angeordnet. Der Kolben 72 besitzt einen Schürzenteil 74 und einen kuppeiförmigen Kolbenkopf 76. Der Kolbenkopf 76 besitzt eine sich verjüngende Wandungsoberfläche, einen oberen Teil 80 und . einen unteren Teil 82A. Die bevorzugte Form der Wandungsoberfläche 78 ist eine sich verjüngende Form, wie dies in den Zeichnungen zu sehen ist. Jedoch kann auch eine zylindrische Wandungsoberfläche verwendet werden. Mehrere Kolbenringe 82A sind in entsprechenden Nuten im Kolben 72 zwischen dem Kopf 76 und dem Schürzenteil 74 vorgesehen und streichen gleitend über die Wandungsoberfläche 58 des Zylinders 40. Der Kolbenkopf 76 besitzt eine zur Verbrennungskammer 62 komplementäre Form, obwohl er etwas kleiner ist, wie dies am besten aus Fig. 7 ersehen werden kann. Die Figuren 5, 6 und 7 zeigen ein Paar einander gegenüberliegend angeordneter Luftablenkfinnen 84 und 86, die sich an gegenüberliegenden Seiten am Kolbenkopf 76 erstrecken. Ihr Zweck wird weiter unten näher beschrieben werden. Eine Rolle 88 ist in geeigneter Weise drehbar am Kolben 72 befestigt und läuft auf der Nockenoberfläche 34 des Nockens 32. Die Rolle 88 besitzt eine Welle 90, auf deren einem Ende eine weitere Rolle 92 drehbar befestigt ist. Die Rolle 92 rollt auf der Nockenoberfläche 38 des Rückstellnockens 36. Somit drückt also der Nocken 32 den Kolben 72 in die obere Stellung, während der Rückstellnocken 36 den Kolben 72 in die untere Stellung drückt.

Eine Luftzuführleitung 94 ist an der Stirnplatte 16 durch Bolzen 96 befestigt und steht mit einer Lufteinlaßöffnung 98 in Verbindung. Die Lufteinlaßöffnung 98 steht ihrerseits mit einem sich quer erstreckenden Luftkanal 100 in Verbindung, der in der Stirnplatte 16 ausgebildet ist, und der mit den Einlaßöffnungen 52 und

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52' der Zylinder 40 bzw. 40' in Verbindung steht. Die Stirnplatte 16 ist außerdem mit einem sich quer erstreckenden Luftkanal 102 ausgerüstet, der mit den Abgasöffnungen 54 und 54' im Zylinder 40 bzw. 40' verbunden ist. Eine Abgasöffnung 104 steht mit dem Luftkanal 102 in Verbindung. Eine Abgasleitung 106 ist mit Bolzen 108 an der Stirnplatte 16 befestigt. In die Öffnungen 94 und in den Luftkanal 100 wird Luft mittels eines (nicht gezeigten) Gebläses hineingedrückt. Die Abgasöffnungen 54 sind in geeigneter Weise in bezug auf die Einlaßöffnungen etwas versetzt, so daß die Abgasöffnungen früher geschlossen werden, als die Einlaßöffnungen, damit in den Zylindern ein Ladungsdruck aufrechterhalten werden kann. Dies könnte auch durch ein weiteres Herabrücken der Abgasöffnung 54 in bezug auf die Einlaßöffnung 52 erfolgen, wie dies in Fig. 4 zu sehen ist.

Ein Kupferband erstreckt sich rund um jeden Zylinder, um eine gleichmäßige Wärmeverteilung rund um den Zylinder zu unterstützen. Der Zylinder ist in der Nachbarschaft der Abgasöffnungen 54 nämlich am heißesten und das Kupferband 110 führt die Wärme rund "um den Zylinder, damit rund um den Zylinder eine gleichmäßigere Temperaturverteilung erreicht wird.

Gegebenenfalls kann eine (nur angedeutete) Kupferplatte 112 im Kolbenkopf 76 vorgesehen werden, um in ähnlicher Weise eine gleichmäßigere Temperaturverteilung zwischen der Abgas- und der Einlaßseite zu erzielen (siehe Fig. 6 und 7). Vorzugsweise bestehen die Zylinderköpfe, die Zylinder und die Kolben aus einem Material niedriger Wärmeleitfähigkeit, wie z.B. rostfreier Stahl oder dergleichen. Rostfreie Stähle sind Legierungen auf Eisenbasis, die Nickel und Chrom enthalten, wobei der Chromgehalt zwischen 12% und 30% liegt. Rostfreier Stahl ist besonders erwünscht, da er eine viel niedrigere thermische Leitfähigkeit aufweist als Gußeisen. Beispielsweise hat bei Raumtemperatur Gußeisen typischerweise eine Leitfähigkeit von 0,112 im Gegensatz zu rostfreiem Stahl

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(AISI Type 304), der eine thermische Leitfähigkeit von 0,036 besitzt. Die Type 304 wird bevorzugt. Sie enthält 18 bis 20% Chrom und 8 bis 12% Nickel. Die Reihe 300 (AISI Typen) der rostfreien Stähle werden gegenüber den anderen Reihen bevorzugt. Es wird hier auf Metals Handbook, Band 1, Seiten 408, 409, 422 und 423 ff. bezug genommen. Dieses Handbook wird von der American Society of Metals herausgegeben.

Die Figuren 14 bis 16 zeigen eine modifizierte Ausführungsforn des Kolbenkopfs. Der Kolbenkopf 78 ist an einer Seite mit einem Anschnitt 114 versehen, der es den Abgasen und damit auch der Kühlluft erleichtert, zu den Abgasöffnungen 54 zu gelangen. Der Zylinderkopf 60 ist in der Verbrennungskammer 62 mit einem Einsatz 116 ausqerüstet, um den Abschnitt 114 am Kolbenkopf 78 zu kompensieren, wenn sich der Kolben in seiner oberen Lage befindet, wie dies in Fig. 16 zu sehen ist.

Beim Betrieb wird Brennstoff den Brennkammern 62 und 62' durch die Brennstoffeinspritzapparate 68 bzw. 68' zugeführt. Unter Druck stehende Luft wird der Öffnung 98 zugeführt, so daß Luft in das Innere der Zylinder 40 und 40' eingeleitet wird, wenn sich die Kolben in der unteren Lage befinden, wie dies in Fig. 5 erläutert ist. Wenn die Kolben sich in ihrer oberen Lage befinden, dann liegen die Kolbenringe 82 über den Öffnungen 52 und 54, so daß Luft weder in die Zylinder hinein noch aus den Zylindern herausströmen kann.

Angenommen, der Kolben 72 befindet sich in der oberen Lage von Fig. 7 und Brennstoff wird gerade in die Verbrennungskammer eingeführt, dann wird eine Zündung des Brennstoffs durch die Wärme bewirkt, die aufgrund des Drucks in der Verbrennungskammer erzeugt worden ist. Während der Verbrennung sind das Innere des Zylinderkopfs und der Kolbenkopf, welche den größten Teil der Verbrennungskammer bilden, der sehr hohen Verbrennungswärme zu-

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gänglich, jedoch dient der Bereich zwischen den sich verjüngenden Wandungsoberflächen des Kolbens und den sich verjüngenden Seitenwandungen 64 des Zylinderkopfs 60 als Luftspalt 118, in welchem die Gase eingesperrt sind und in welchen nur eine geringe Turbulenz oder Bespülung der Oberfläche möglich ist. Der Luftrpait 118 ist vorzugsweise nur einige 1/100 mm breit, wenn sich der Kolben in der in Fig. 7 gezeigten Kompressionslage befindet. Der Luftspalt 118 besitzt vorzugsweise eine Breite in der Größenordnung von 1,6 mm, wenn sich der Kolben in seiner in Fig. h gezeigten Expansionslage befindet. In der in Fig. 7 gezeigten oberen Lage ziehen der Kolben und die Wandungen des Kopfs 60 Wärme aus der Luft und dem Brennstoff im Spalt 118, wodurch eine Verbrennung in diesem Raum verhindert wird. Da dieser Spalt so eng ist, befindet sich in ihm sehr wenig Brennstoff. Weil der Spalt 118 enger ist, wenn sich der Kolben in der oberen Lage befindet, wird eine bessere Kompression in der Verbrennungskammer erreicht. Darüber hinaus vermindert die Engheit des Spalts 118 während der Kompression die Turbulenz der Luft in diesem Spalt, wodurch die Wandungen des Kolbens und der Verbrennungskammer von der Verbrennungswärme isoliert werden. Wenn sich der Kolben in der oberen Lage befindet, dann findet im Raum 118 keine Verbrennung statt. Als Folge davon werden die sich verjüngende Wandungsoberfläche 78 des Kolbenkopfs 76 und die benachbarten Wandungen des Zylinders vor der größten Verbrennungswärme geschützt und isoliert, welcher der obere Teil 18 des Kolbenkopfs ausgesetzt ist. Dies gilt insbesondere während der ersten 20% des Kompressionshubs .Hierdurch wird der untere Teil 82A des Kolbens von dieser übermäßigen wärme geschützt.

Wenn der Kolben sich in der unteren Stellung befindet, wie dies in Fig. 6 zu sehen ist, dann ist der Raum 118 wesentlich weiter und dient als Raum für rasch fließende Luft, so daß dieser Raum Kühlluft aufnehmen kann.

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Die Wirkung der Funktion des Raums 118 gemeinsam mit der Wärmeisolierungsdichtung 70 und dem Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, aus denen die entsprechenden Motorteile hergestellt sind, dienen dazu, den unteren Teil 82A des Kolbens und die Wandungsoberfläche 58, an welcher die Kolbenringe 82 anliegen, auf eine beträchtlich niedrigere Temperatur zu halten, als dies bei dem oberen Teil 80 des Kolbens und des Zylinderkopfs 60 der Fall ist. So kann die Temperatur des oberen Teils 80 des Kolbens biszu 540 C betragen, während der untere Teil 82A des Kolbens und der Zylinderwandungen, an denen die Kolbenringe anliegen, Temperaturen von 120°C bis 150°C ausgesetzt sind..

Die Kraft der Verbrennung drückt den Kolben von der in Fig. 7 gezeigten oberen Lage in die in Fig. 6 gezeigte untere Lage, wodurch der Nocken 32, der Rotor 3O und die Antriebswelle 20 in Drehung versetzt werden. Wenn sich der Kolben in der unteren Lage befindet, wie dies in- Fig. 7 zu sehen ist, dann liegen die Einlaßöffnungen und Abgasöffnungen frei, so daß frische Luft durch die Einlaßöffnungen 82 eintritt und den Raum zwischen dem Kolbenkopf und der Zylinderwandung spült, wie dies in Fig. 5 erläutert ist. Die Luft, die in die Einlaßöffnungen eingeblasen wird, spült das Abgas aus und liefert zusätzliche Kühlluft, die den Spalt auf der anderen Seite des Kolbenkopfs, hinabfließt und aus den Abgasöffnungen 54, welche den Zylinder halb umgeben, austritt. Der kuppeiförmige Kolbenkopf breitet die Kühlluft in eine dünne breite Schicht aus, welche die gleichen Oberflächen des Zylinders und des Kolbens, deren Wärmeabsorption während der Verbrennung verringert ist, bespült. Die Luftablenkfinnen 84 und 86 sind fakultativ und dienen dazu, die hereinströmende Luft über den oberen Teil des Kolbenkopfs zu leiten, wie dies in Fig. 5 angedeutet ist. Ohne Luftablenkfinnen 84 und 86 fließt etwas Luft auch rund um den Kolbenkopf und nicht nur über die Oberseite des Kolbenkopfs.

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Es wird außerdem bevorzugt, daß für den Zylinderkopf, den Zylinder und die Kolben rostfreier Stahl niedriger Wärmeleitfähigkeit verwendet wird, so daß die hohen Temperaturen des Kolbenkopfs und des Zylinderkopfs, welche die Verbrennungskammer bilden, nicht leicht auf die zu kühlenden Oberflächen übertragen werden. In der Tat wird eine hohe Temperatur im Verbrennungsbereicn aufrechterhalten, wobei jedoch eine niedrige Temperatur an der Oberflächen des Zylinders, wo die Kolbenringe anliegen, und an . den Lageroberflächen des Zylinders aufrechterhalten wird. Dies wird durch Erzeugung des oben näher erörterten "Totluftraums" bewerkstelligt, während die Wärmeabfuhr durch die Luftkühlung durch Ausbreiten der Kühlluft in eine dünne breite Schicht beschleunigt wird, wie dies oben ebenfalls näher erörtert wurde.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Wärmeisolierungsdichtung 70 dazu dient, zu verhindern, daß die extrem hohen Temperaturen des Zylinderkopfs zum Zylinder gelangen. Auch istdarauf hinzuweisen, daß die Kolbenringe 82 nicht auf der inneren Wandungsoberfläche des Zylinderkopfs gleiten, sondern lediglich auf der inneren Wandungsoberfläche des Zylinders selbst, der auf eine viel niedrigere Temperatur als der Zylinderkopf gehalten wird. Da also die Wandungsoberflächen, an denen die Kolbenringe anliegen, auf eine viel niedrigere Temperatur als der Zylinderkopf gehalten werden, ist es möglich, die Temperatur des Zylinders in einem für die Schmierung günstigen Bereich zu halten. Die Konstruktion des Motors macht es auch möglich, den Zylinderkopf auf eine extrem hohe Temperatur zu halten, so daß verbesserte Zündungs- und Energieausnutzungscharakteristiken erreicht werden. Das fakultative Kupferband 110 dient dazu, die Temperatur rund um das Äußere des Zylinderkopfs auszubreiten, wie dies vorher diskutiert wurde. Das fakultative Band 112 am Kolbenkopf dient dazu, die Wärme rund um den Kolbenkopf gleichmäßig auszubreiten.

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Wie bereits festgestellt, erläutern die Fig. 14 bis 16 eine modifizierte Form des Kolbenkopfs und der Verbrennungskammer. Der Kolbenkopf 78 ist mit einem Anschnitt 114 an der Abgasseite versehen, wie dies in den Zeichnungen dargestellt ist. Der An- schnitt gestattet einen rascheren und wirksameren Fluß der ·_/; Luft am Kolben vorbei zu den Abgasöffnungen 54. Der Einsatz 116 ist lediglich deshalb in der Verbrennungskammer vorgesehen.,, um das Innere der Verbrennungskammer mit der Form des Anschnitts 114 komplementär zu machen.

Der modifizierte Kolben 72' von Fig. 18 besitzt einen zentralen Seitenteil 78A von zylindrischer Form. Rund um den zentralen Seitenteil befindet sich ein Spalt 118A. Dieser Kolben funktioniert im wesentlichen genauso wie der Kolben 72, was die Wirksamkeit, die Ringe 82 vor übermäßiger Verbrennungswärme zu schützen, anbelangt.

Es ist also ersichtlich, daß ein neuer Verbrennungsmotor geschaffen wurde, der Mittel zu einer wirksamen Kühlung- besitzt. Die wirksamere Kühlung des Motors wird erreicht durch Trennung von Zylinderkopf und Dichtungsflächen mit Hilfe eines Luftspalts zwischen dem kuppeiförmigen Kolbenkopf und dem kuppeiförmigen Zylinderkopf und durch die Verwendung einer wärmeisolierenden Dichtung. Die verbesserten Kühlcharakteristiken werden auch dadurch erreicht, daß die Kühlluft in eine dünne breite Schicht ausgebreitet wird, um die Oberflächen, die der Verbrennungswärme ausgesetzt worden sind, wirksamer zu kühlen.

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Claims

ANSPRÜCHE

ί1Λ Verbrennungsmotor mit einem Motorblock; einem auf diesem Block ^—' befestigten Zylinder; einem an einem Ende des Zylinders befestigten Zylinderkopf, der an einer Seite des Zylinders eine Verbrennungskammer bildet; einer Einrichtung für die Zuführung von Brennstoff zur Verbrennungskammer; einem gleitbar im Zylinder und zwischen einer Kompressionsstellung in der Nähe des Zylinderkopfs und einer Expansionsstellung am anderen Ende des Zylinders beweglich angeordneten Kolben; einer Antriebswelle, die drehbar im Motorblock gelagert ist und

sich aus diesem erstreckt; und einer Einrichtung für die rt

operative Verbindung des Kolbens mit der Antriebswelle, so daß eine Verbrennung von Brennstoff in der Verbrennungskammer die Antriebswelle in Rotation versetzt; gekennzeichnet durch einen Kolben (76) mit einem oberen Teil (80), einem länglichen zentralen Seitenteil (78) und einem unteren Teil (82A); eine Dichtungseinrichtung (82) auf dem oberen Teil des Kolbens, ^: welche an den inneren Wandungen (58) des Zylinders (40) anliegt, wobei der längliche zentrale Seitenteil (78) sich proportional eine wesentliche Strecke über den unteren Teil in einer Richtung auf den Zylinderkopf (60) erstreckt; wobei der längliche zentrale Seitenteil (78) sich weit genug über den unteren Teil (82A) erstreckt, um die direkte Verbrennungswärme von der inneren Wandungsoberfläche (58) des Zylinders abzuhalten, an welcher die Dichtungseinrichtung (82) während des ersten Teils des Expansionshubs des Kolbens in Richtung auf die Expansionsstellung anliegt; und wobei der längliche zentrale Seitenteil (78) die Dichtungseinrichtung (82) weitgehend von der Verbrennungswärme trennt; eine Querschnittsfläche des länglichen zentralen Seitenteils des Kolbens, die kleiner ist als diejenige des Zylinders, um einen dünnen Raum (118) zwischen dem länglichen zentralen Seitenteil (78) des Kolbens und der inneren Seitenwandungen (58) des

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Zylinders sowohl in der Kompressions- als auch in der Expansions: lage zu bilden;
eine Lufteintrittsöffnung (52) und eine Abgasaustrittsöffnung

(54) im Zylinder (40); wobei die Lufteintrittsöffnung (52) mit dem dünnen Raum (118) zwischen dem Kolben und dem Zylinder in Verbindung steht, wobei die Lufteintrittsöffnung (52) in operativer Verbindung mit einer unter Druck stehenden Quelle steht, wobei die Lufteintrittsöffnung (52) sich in direkter Verbindung mit dem dünnen Raum (118) befindet, wenn der Kolben sich in seiner Expansionslage befindet, wodurch eine dünne Luftschicht dem dünnen Raum und dem Inneren des Zylinders und der Kammer zugeführt wird, um die Abgase aus der Abgasöffnung (58) zu spülen und um die Innenwandung (58) des Zylinders, an welcher die Dichtungseinrichtung (82) anliegt, zu kühlen und um den länglichen zentralen Seitenteil (78) des Kolbens zu umgeben und zu kühlen, um eine Kühlung der Dichtungseinrichtung (82) zu bewerkstelligen.
2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne Raum eine verhältnismäßig schmale Breite aufweist, wenn sich der Kolben in der Kompressionslage befindet, um die Kompression des Brennstoffs zu verstärken; und daß dieser Raum ein verhältnismäßig breiter ist, wenn sich der Kolben in der Expansionslage befindet, um die Einführung von Luft in den Zylinder (40) und in Berührung mit dem länglichen zentralen Seitenteil (78) des Kolbens zu gestatten und um die Abgase aus dem Zylinder (40) zu spülen.
3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (76) ein Seitenwandteil (78) zum Ablenken der hereinkommenden Luft nach oben in das Innere des Zylinders und in Form eines dünnen Stroms aufweist.
4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasöffnung (54) und die Eintrittsöffnung (52) an gegenüberliegenden Seiten des Zylinders (40) angeordnet sind.

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5. Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Luftablenkfinnen (84, 86) auf dem Kolben vorgesehen sind um die hereinkommende Luft daran zu hindern, rund um den Kolben zur Abgasöffnung (54) zu gelangen.
6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben einen sich verjüngenden Seitenwandteil (78) für die Ablenkung der hereinkommenden Luft und zum Aufwärtsführen im Inneren des Zylinders in Form eines dünnen Stroms aufweist.
7. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben kuppeiförmig ist.
8. Verbrennungsmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der kuppeiförmige Kolben (78) einen Anschnitt (114) an einer Seite in der Nachbarschaft der Abgasöffnung (54) aufweist, um den Abstrom der Abgase zu erleichtern.
9. Verbrennungsmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Form des Zylinderkopfs (60) kuppeiförmig ist und weitgehend zur Form des Kolbens (76) komplementär ist.
10. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein wärmeleitendes Band (110) sich rund um den Zylinder (40) in der Nachbarschaft der Eintritts- und Austrittsöffnungen (52, 54) erstreckt, um die Temperatur rund um den Zylinder (40) auszugleichen.
11. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine wärmeleitende Einrichtung (112) sich durch den Kolben (76) in Nachbarschaft der Dichtungseinrichtung (82) erstreckt, um die Temperatur rund um den Kolben auszugleichen.

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12. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche zentrale Seitenteil (78) des Kolbens (76) aus einem Material niedriger Wärmeleitfähigkeit besteht, um den Wärmefluß vom oberen Teil (80) des Kolbens zur Dichtungseinrichtung (82) zu hemmen.
13. Verbrennungsmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (76) aus rostfreiem Stahl besteht.
14. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche zentrale Seitenteil (78). des Kolbens (76) und der Zylinder (40) aus einem Material niedriger Wärmeleitfähigkeit besteht, um den Wärmefluß vom oberen Teil (80) des Kolbens zu den Dichtungseinrichtungen (82) zu hemmen und um den Wärmefluß vom Zylinderkopf (60) zur Innenwandfläche (58) des Zylinders, an der die Dichtungseinrichtung (82) anliegt, zu hemmen.
15. Verbrennungsmotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben. (76) und der Zylinder (40) aus rostfreiem Stahl bestehen.
16. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (40) aus einem Material niedriger Wärmeleitfähigkeit besteht, um den Wärmefluß vom Zylinderkopf (60) zur Innenwandoberfläche (58) des Zylinders (40), an dem die Dichtungseinrichtung (82) anliegt, zu hemmen.
17. Verbrennungsmotor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (4O) aus rostfreiem Stahl besteht.
18. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wärmeisolation (70) zwischen dem Zylinder (40) und dem darauf befestigten,Kopf (60) vorgesehen ist.

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19. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche zentrale Seitenteil (78) des Kolbens (76) aus einem Material niederer Wärmeleitfähigkeit besteht, um den Wärmefluß vom oberen Teil (80) des Kolbens (76) zur Dichtungseinrichtung (82) zu hemmen.
20. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen Motor mit Kompressionszündung handelt.

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