DE3504376A1 - Brennkraftmaschine fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Brennkraftmaschine fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number
DE3504376A1
DE3504376A1 DE19853504376 DE3504376A DE3504376A1 DE 3504376 A1 DE3504376 A1 DE 3504376A1 DE 19853504376 DE19853504376 DE 19853504376 DE 3504376 A DE3504376 A DE 3504376A DE 3504376 A1 DE3504376 A1 DE 3504376A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
piston
cylinder
combustion
heat
chambers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19853504376
Other languages
English (en)
Inventor
Odilo 7000 Stuttgart Schwaiger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE19853504376 priority Critical patent/DE3504376A1/de
Publication of DE3504376A1 publication Critical patent/DE3504376A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/02Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/16Chamber shapes or constructions not specific to sub-groups F02B19/02 - F02B19/10
    • F02B19/165The shape or construction of the pre-combustion chambers is specially adapted to be formed, at least in part, of ceramic material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/08Safety, indicating, or supervising devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/11Thermal or acoustic insulation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/02Light metals
    • F05C2201/021Aluminium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/04Heavy metals
    • F05C2201/0433Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/04Heavy metals
    • F05C2201/0433Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
    • F05C2201/0448Steel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Description

V <*
Cidilo Schwaiger
Kilianstraße 14
700G S t u t t g a r t - 60
Patent-A η meldung " Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge ".
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft Kolben - Brennkraftmaschinen (Motoren), irisbesondere für PKW, de-ren Verbrennungsräume wärmedämmende Auskleidungen aufweisen, die ein Abfließen der Verbrennungswärme nach Außen weitgehendst hindern, gekoppelt sowohl mit (bekannten] Einspritz-als auch Gemischansaug - Verbrennnungsverfahren, deren bei der Verbrennung freiwer'dende Energie-Potentiale, zufolge dieser Wärmeisolierungen, bei der Expansion und Umsetzung in Arbeit hohe effektive Ausnutzungsgrade (Leistungen) erzielen, und ursächlich zusam menhängend, als sekundäre Konsequenzen, die Neugestaltung von Zylinderkopf samt Ventilsteuerung, und Zylinder samt Kolben und Pleuel, einschließt.
Die Erfindung ist ein Glied in der Kette der Bemühungen die Motoren der Massen- Verkehrsmittel PKW zu ükonomisieren und zu perfektionieren, indem eine einschneidende Maßnahme, welche die thermischen Verhältnisse des Bereiches des Verbrennungsraumes betreffen und verändern, mehrere Faktoren beeinflußt, die zusammen den Ausnutzungsgrad der Kraftstoffe erheblich verbessern, und auch elementare bauliche Konsequenzen der betreffenden Motoren, durch den Wegfall der bisher üblichen und notwendigen Kühleinrichtungen, zur Folge haben.
Die standardmäßigen Vgrbrennurigsverfahren der angesprochenen Motoren sind, bei Ottomotoren, durch Gemisch - Ansaugung und Einleitung der Verbrennung mittels Zündfunken, und bei Dieselmotoren durch Vor-und Wirbelkammer Verfahren gekennzeichnet; in ersterem Falle entstehen Druck- und Temperaturspitzen und ein relativ hohes Temperaturniveau, wegen des raschen Durchbrennens und der Energie - Dichte des aufbereiteten Gemisches, und bei den Vor-und Wirbelkammer-Verfahren, bei denen in den Kammern Teilverbrennungen bei Luftmangel stattfinden, um durch den gestuften Verbrennungsablauf die Hurte der Verbrennungsgeräusche zu mildern, diese Nebenräume das Ver—
BAD ORIGINAL
Sir
3504378
heltnis der gekühlten Oberflächen zum Brennrauminhalt jedoch derart ungünstig beeinträchtigen, daß, wie auch bei den weniger zerklüfteten Brennräumen der Dtto - Motoren, bei den großen Temperaturgefällen und hohen Wärmeleitfähigkeiten der Metall - Brennraumwände (meist Aluminium), in jedem Falle, erhebliche Anteile des bei der Verbrennung freiwerdenden Wärmeinhaltes in das nahe Kühlwasser, bzw. über Kolbenboden, - Schaft und Kolbenlaufbahn, ahflieBen (in der Summe ca 251Jt), was das Potential für die Expansionsarbeit entsprechend mindert. Die wirtschaftlicheren Diesel- Direkteinspritz- Verbrennungsverfahren sind bei PKW - Motoren bisher nicht eingeführt, wegen der Auswirkungen des relativ langen Zündverzuges, während dessen Dauer meist die ganze zugemessene Kraftstoffmenge in den Brennraum gelangt, und größtenteils, infolge der hochgezüchteten Zündwilligkeit des Diesel - Kraftstoffes (Cetanzahl), fast schlagartig oxidiert, und dabei harte Verbrennungsgeräusche ("Dieseln") verursacht, ivas dem PKW-Fahrer nicht zumutbar ist.
Der Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Verbrennungsraum mit geringstmoglichen Oberflächen darzustellen, deren hochwärmeisolierende Auskleidungen sich der Konstruktion des Zyllnderkopfes und Kolbens möglichst organisch anpassen und eingliedern, wobei die Wärmeisolierungen so wirksam, und die unvermeidlich entweichenden Wärmeraten so gering sind, daß solche Motoren, bei erhöhter Kraftstoff - Ausnutzung, auch bei höheren Mitteldrücken duroh Aufladungen, ohne die aufwendigen Einrichtungen einer herkömmlichen Wasserader typischen Luftkühlung, betriebssicher arbeiten, und ferner, die wirtschaftlicheren Diesel- Direkteinspritz- Verfahren durch Verkürzungen der Zündverzüge, bzw. Anzündung des Strahles mittels (Dauer-) Glühkerze oder Zündkerze, so zu kultivieren, daß sie den bekannten Vor-oder Wirbelkammer Verfahren, bezüglich Anlaßwilligkeit und Verbrennungsgeräuschen mindestens gleichwertig sind, Die WMrmeisolationen der Verbrennungsräume tragen zur Dämpfung der Verbrennungsgerausche primär bei.
Aus den verschiedenartigen Möglichkeiten die zur Wärmeisolierung der Verbrennungsräume anstehen, und aus den bekannten Mitteln geringer Wärmeleitfähigkeiten ist zu wählen, hierzu gehören: Vakuum, Luft, Keramiken verschiedener Arten, poröse Stoffe usw.; werden beispielsweise die Wärmeleitwerte von Aluminium (-Brennraumwände) den Werten der günstigsten Keramiken gegenübergestellt (200 : Q1Bkcal/IDh0C), so ergibt dies ein abstraktes Verhältnis von 1 : 250, ein optimistischer Leitwert im Blick.auf realisierbare Ergebnisse angestrebter Keramik - Wärmedämmungen der Verbrennungsräume.
- 3 BAD
Seit einigen Jahren sind Haushalt-Elektroherde mit glasartiger» Keramik Herdplatten der Marke "Ceran" von Schott-Gen. Mainz auf dem Markt, mit den Eigenschaften sehr geringer Wärmeleitfähigkeit und Wärmedehnung, sowie Unempfindlichkeit gegenüber Temperaturschocks, bei ausreichenden Festigkeits-Eigenschaften. Diese, oder entsprechende andere Keramiken, bieten sich zu sehr v/irksamen Wärmeisolierungen der Verbrennungsräume gemäß der Erfindung an, um die entweichende Wärmerate auf das angestrebte Maß zu beschränken; dabei können die Keramik - Armierungen auch geschichtet, mit Luft-Zwischenspalten, oder kombiniert mit ein=r porösen Unterschicht, ausgeführt sein. Gelänge es jedoch, den Verbrennungsraum mit einer ideellen Vakuum - Schicht zu umhüllen, so wären die Wärmeisolierung und Geräusch - Dämmung am vollkommensten, da der Wärmeverlust sich auf reine Strahlung beschränkt, die an den Auftreff - Flächen reflektiert werden kann (Rückspiegelung), und den Schallwellen der Detonations-und Verbrennungsgeräusche wären jegliche Schwingungs-Medien zur Ausbreitung entzogen. Die Annäherung an diesen Jdealfall, durch eine pragmatische Konstruktion, ist, neben der Keramik - Version, die parallele Aufgabenstellung der Erfindung; darüberhinaus bedeuteten jedem Falle, die Neugestaltung von Zylinderkopf samt Ventil- Steuerung, und Zylinder samt Kolben und Pleuel, die konsequent und abstrakt den neuen Gegebenheiten angepaßt, und den rationellsten Lösungsmöglichkeiten entsprechen müssen, eine Herausforderung.
Es ist offenkundig, daß eine Abgas-Turbo-Aufladung, bei Einspritz-Motoren, nicht nur Einen höheren Mitteldruck vergleichbarer Otto - Motoren erbringen kr-nn, sondern, durch gezielt höhere Luftüberschüsse bei der Verbrennung, auch günstigere Kraftstoff - Verbrauchswerte und niedrigere Rauch-und schädliche Ernissionswerte, neben der erwünschten Mäßigung des mittleren Temperaturniveaus.
Die Lösungen dieser komplexen Aufgabenstellung sind im Hauptanspruch (Anspruch V) aufgeführt, und die weiteren Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis6 kennzeichnend beschrieben.
Der Vtegfall der Wasserkühlung und deren aufwendige Einrichtungen bei derartigen Motoren, verringert den Leistungs — Eigenbedarf, wie auch die Stör-und Reparatur-Anfälligkeiten und Wartungen (betrifft Kühler, Lüfter* Wasserpumpe, Keilriemen usw.); außerdem sind, durch den Wegfall von Kühlergrill und Kühler, aerodynamisch günstigere Formgebungen der Fahrzeug - Frontpartieen mit geringeren Luftwiderstandswerten möglich; besonders attraktiv sind jedoch die Kraftstoff-Verbrauchsminderungen durch die erfindungsgemäPen Wärme-Isolierungen
* fiktiven' - 4 -
BAD
der Verbrennungsräume, besonders in Verbindung mit der Kultivierung von
Direkteinspritz- Verbrennungsverfahren, die höhere Ausnutzungsgrade der Energie - Potentiale ergeben; ferner wirken die Auskleidungen der Verbrennungsräume, bei Keramik- Beschichtungen, dämmend und dämpfend auf die Schallwellen der Verbrennungsgeräusche, und Vakuum - Ummantelungen entziehen den Schallwellen weitgehend die Ausbreitungsmedien. Bei der Dünnwandigkeit von ca 1mm dieser Vakuum- Ummantelungen der Verbrennungsräume entfallen praktisch die relativ/ langen Warmlauf - Phasen vergleichbarer wassergekühlter Motoren, bei bekanntlich kritisch hohen Anteilen unverbrannter schädlicher Emissionen im Abgas, da die Akkumulierung der Wärme von vergleichsweise wenigen Zündungen, die Betriebstemperaturen erreichen lassen. Oarüberhinaus ergeben sich,durch den Wenfall der Wasserkühlung vereinfachte Konstruktionen von Zylinderkopf (Kokillenguß ohne Kerne), und Zylinder (ohne Doppelwände), deren Verbilligungen, samt dem Wegfall der übrigen Hilfs- Aggregate zur Wasserkühlung, ein Äquivalent bilden für den Aufwand der diffizielen Auskleidungen der Verbrennungsräume, einschließlich einer hinzugefjlanten Abgas Turbo - Aufla dung.
Die Fig. 1, 1a, u. 2 zeigen Ausführungsbeispiele von Auskleidungen eines linsenförmigen Vprbrennungsrautnes durch Keramik-Beschichtungen, und die Fig. 3, 4, u. 4a, Llmmantelungen des Verbrennungsraumes durch angepaßte Vakuum-Kammern in zwei Ausführungsnrten, jeweils in Verbindung mit (nipsel -) Ein-Kpritz-Vrrfahren, und Fin. 5 einen Vrrbrt nnungsraum für Otto-Motoren.
Fig. 1 Querschnitt Zylinderkopf mit 1 insRnförmigenri Verbrennungsraum und Kolben am oberen Wendepunkt, der Brennraum ist allseitig umschlossen von geschichteten, wärmedämmenden Keramik- Auskleidungen; Anordnung der Einspritzdüse und Glühkerze in einer Nische an der Peripherie außerhalb des eigentlichen Verbrennungsraumes; Die Glühkerze kann ■zweistufig ninrrerichtet sein, bei kaltem Motor Bis Anlaßhilfe mit voller Glühlpistung, und bei Betriebstemperatur, als Dauer-Zündhilfe, mit geringer Glüh- Leistung; der Kraftstoffstrahl ist auf die Brennraummitte gerichtet und wird vom Drallwirbel verweht; die Konstruktion des Zylinderkopfes ist abstrakt auf seine Zweckbestimmung beschränkt: Zylinder-Abschluß (-Deckel) mit innerer Brennraum-Auskleidung, Ein- und Auslaßkanälen, sowie die Kammer für die Ventilsteuerung (mittels Deckel geschlossen); die Gestaltung ist dabei auf die spezifischen Anforderungen des Kokillen- Gießverfahrens ausgerichtet; die Zylinderkopf-Schrauben sind van oben zugänglich und im Leichtmetall-
- 5 BAD ORIGINAL
f 9 >'
Zylinderkurbelgehäuse eingeschraubt, in welchem die Grauguß- Zylinderbuchsen festsitzen; die Kolbenkonstruktion mit keramikbeschichtetem Kolbenboden, entspricht Konsequent dem natürlichen Kraftfluß zwischen Kolben und Pleuel, indem die hohen Arbeits-und Massen~ kräfte, unmittelbar, über ein zentrales Kugelgelenk zwischen Kolbenboden und Pleuel, übertragen werden (ohne zweimaligen 90°-Umlenkungen und hohen Biegebeanspruchungen des Kolbenbolzens).
Fig. 1a Alternativ- Ausführungt Anzündung des Kraftstoffstrahles nach kurzer Strahllänge mittels Zündkerze, sowie eine zweischichtige Ausfütterung der Kolbenmulde, indem die Unterschicht von poröser Struktur ist.
Fig. 1b Überlappung der Kolbenring-Enden, zur Gewährleistung der Dichtheit der Kolbenführung bei nur einem Kolbenring.
Fig. 2 Längsschnitt durch die Ventilebene, bzw. Zylindermitte; Einbettung der Ventilsitzringe zwischen den beiden geschichteten Keramikschalen; Außenansicht der Zylinderkopf - und Zylinderpartie, vertikale Kühlrippen (beidseitig) im Bereich der Kolbenlaufbahnen.
Fig.3 u.ü Querschnitt, bzw. Längsschnitt durch den mittels Vakuum - Kammern isolierten Verbrennungsraum; Ausführungsart 1; Isolierung des Verbrennungsraumes mittels allseitig angepaßter schalenartiger, dünnwandiger Vakuum - Kammern (Stahlblech ca 1mm), die jeweils in ihrer ganzen Ausdehnung durch eine Mittelwand unterteilt sind, wobei die Oistanzierung zu den Außenwänden, wie auch die Übertragung der Arbeitsdrücke vom Verbrennungsraum zum Kolbenkürper, bzw. Zylinderboden, durch beidseitig beigelegte, geeignet geformte Drahtspiralen erfolgen V-. A-B, C-D), öeren Linienberührungen nur geringe Wärmeableitungen ergeben; alle drei der Wärmequelle zugewandten konkaven Flächen sind spiegelnd präpariert, und befähigt, die Strahlungswarme zu reflektieren; der Kraftstoffstrahl ist im flachen Auftreffwinkel auf die Bodenmulde des Kolbens gerichtet, van da er sich: verdampfend und brennend ausbreitet, und der herrschende Drallwirbel um die Zylinderachse, die Mischung und Nachverbrennung während des Expansionstaktes aufrechterhält; die dünnen Wände (ca 1 mm) des Brennraumes nehmen über ihre Mitteltemperatur nur eine begrenzte Wärme-Kapazität kurzzeitig auf, die beim Zurückstrahlen die Verdichtungs - Endtemperatur
der ne-;uen Ladung etwas überhöht. Andeutungsweise ist eine federlose Ventil - Steuerung dargestellt, mit Koordinations - Glied (Gleit-Rolle) zwischen den unterschiedlichen Bewegungs - Ebenen der Nocken und Ventile (Ventile sind der Kalottenwölbung des Brennrnumes angepaßt). Die Schraubverbindung Zylinderkopf- Zylinder (β Schrauben am Umfang) erfolgt (entgegen den Fig.- 1u. p) von der Zylinderseite, also von unten, zur Vermeidung jeglicher Material - Anhäufungen am Zylinderkopf und Behinderungen des kühlenden Luftstromes im Zuge der Motorraum - Durchlüftung. Der Zylinderabstand ist für Reihen- und V- Motoren einheitlich, somit such der Zylinderkopf und die Zylinder.
Fig. Qa Ausführunqsart P der schalenartigen dünnwandigen Vakuum-Kammern, indem die Uistemzierung der beiden Kammerwände, wie auch die Übertragung der Arbeitsdrücke, mittels netzartig über die jeweiligen Flächen verteilte Stahl- oder Keramik-Kugeln (ca 3 bis 4 φ) erfolgt, die ihrerseits käfirjartifj, in wechselseitig von beiden Seiten ausgestanzten Hülsen einer dünnen Mittelwand lagefixiert sind; die drei konkaven, der Wärmequelle zugewandten Flachen, sind wiederum zur Reflektierung dp.r Wärme stm hl ung spiegelnd präpariert. Die Punktbprührungen zwischen Kugeln und IVänden verringern de.n unvermeidlichen Wärmpabfluß auf ein absolutes Minimum.
Fig. 5 Beispiel eines Verbrennungsraumes für Qtto- Motoren, mit Vakuum-Isolier - Kammern entsprechend Ausführungsart 2.
In den zeichnerischen Darstellungen der Fip. 1, 1a, u. 2 bFdeuten: Zylinderkopf (i), in einer Konzeption für Leichtmetall - Kokillenguß; Schwenkachsen (ix, 1y) der Kokillenschalen die alle beidseitigen Konturen samt Kanälen abformen; Zylinderkopfboden- Keramikplatten ( 1a, 1a1}; Fixierstift (ib); M.i sehen (1c) mit Einspritzdüse (2}, vorzugsweise Zapfendüse, und Glühkerze (3/; Ein-und Auslaßventile (E und A); Ventilsitzringe ( 1E, 1A); Auslaßkanal - Ausfütterung (1d) ; Luftriüse (1e) zur Kühlung des Auslaßventil - Tellers mittels Ladeluft-Strahl; Kolben (4); Keramik- Kolbenboden in zwei Lagen (4a), mit Luftspalten in den Trennfugen; Kolbenwerkstoff vorzugsweise Grauguß; auf Kolbenboden-Unterseitp, angegossene Hülse [ab] zur Bettung des Kugelkopfes (5) drr zentral angelenkten Pleuelstange (anstelle eines Kolbenbolzens), mit Kugelpfanne (4c), Schraubring (4d); Keramikring (6), thermische Armierung der oberen Zylinder-Partie; Grauguß-Zylinderbüchse (?), welche im Leichtmetall- Zylinderkurbelgehäuse (θ) festsitzt; Vertikalrippen (Ba), im Bereich der Kolbenlaufbahn, beidseitig je ca SStückpro Zylinder; Dichtkitt (9).
— 7 —
BAD ORIGINAL
■a · * * t 9 ■
Fig. la : Alternativ-Ausführung mit Zündkerze (3') (statt Glühkerze), Kolbenboden-Auskleidung mit poröser Unterschicht (4a').
Fig. 3 u. 4 : Vakuum- Kammer (10.) zylinderkopf seitig; Mittelwanri (10a) · beiderseits und an den Außenwänden anliegende spiralig gewundene Draht-Einlagen (i0b, 1Qb1); Ventilsitzringe (10c, 10c1); Nischenkörper (1Od); Außenwände mit Vcntilsitzringen und Nischenkörper zusammen hart-riichtgelötet; Düsenloch (1Oe) nach Vakuuierung des Innenraumes mittels Drahtstift verschlossen und weich dichtgelötet; Vakuum- Kolbenkammer (n); Mittelwand (11a )t; spiralig gewundene Dreht- Einlagen ( 11b); Randfuge der Kammerwände hart-dichtgelötet; Düsen* loch(He), nach Vakuuierung wie beschrieben verschlossen; Zylinderwand- Hohlring(i2), Isolierzone ca lEfji Kolbenhub; Mittelwand (12a) und Draht-Einlage C12b); Fugen hart- dichtgelötet, Innenraum Vakuuiert und Düsenloch verschlossen wie oben beschrieben.
Fig. 4a: netzartig auf die jeweilige Fläche verteilte Kugeln (13) ca 3 bis 4 φ; l/iittelv'ände (i4a, 15a, 16a); wechselseitig ausgestanzte Hülsen (14b), welche die Kugeln in ihrer Lage fixieren; alle drei Vakuum- Kammern, Fugen geschweißt bzi.i'. hart dichtgelötet, vakuuiert und Düsenloch verschlossen. Fig.5: Verbrennungsraum für Otto-Motoren, Benzin-Einspritzung in Ventilkammer entsnrechend Bosch-D-, L-, K-Jetronik; Ausführung der Vakuum-Kammern nnalog wir bei Fig. 4e; Zündkerze (3').
SAD

Claims (1)

  1. Pa tentansprüche:
    /i.)Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge (Motoren), insbesondere für PKW, deren Verbrennungsräume wärmedämmende Auskleidungen aufweisen, die ein Abfließen der .Verbrennungswärme nach Außen weitgehendst hindern, gekoppelt sowohl nrit (hpkannten) Einspritz- eis auch Gemischansaug- Vrrbrennungsverfahren, rir?ren bei der Verbrennung frRJivarriende Energie - Potential R-, zufolge diener Wä-rmeisnlip-runnen, bei ripr Expansion und Umsetzung in Arbeit, hohe effektive Ausnutzungsgr3de (Leistungen) erzielen, und, ursächlich zusammenhängend als sekundäre Konsequenz, die Neugestaltung vnn Zylinderkopf samt Ventilsteuerung, und Zylinder samt Kolben und Pleuel, einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsräume derartiger Motoren, am oberen Kolbenwendepunkt, die geringstmöglichen Oberflächen aufweisen, indem diese linsenförmig aus zwei Kugelkalotten bestehen, die außen mit dem Zylinderdurchmesser, bzw. nahe am Kolbenrand endigen, wobei die Ein-und Auslaßventile (Ventilteller) die Kalöttenwölbung des Brennrnumes mitbilden, und die Verbrennungsräume vollständig mittels wärmedämmender Ausfütterungen von besonders niederen Wärmeleitwßrtpn umschlossen sind, entweder durch geeignete Keramiken (im weiteren Sinne), oder durch dünnwandige schslenarig angepaßte, bzw. am oberen Zylinderbereichials Hohlringe, den Verbrennungsraum umschließende Vakuum-Kammern, und entweder an sich bekannte (Diesel -) Direkteinspritz- Verbrennungsverfahren zur Anwendung kommen, bei denen die Anordnung der Einspritzdüse, und nach kurzer Strahllänge auch eine den Strahl tangierende Glühoder Zündkerze, in einer Nische an der Peripherie, außerhalb des eigentlichen Verbrennungsraumes angeordnet sind, oder bei Otto- Notaren, die Zündkerze in einer Nische möglichst nahe der Zylindermitte, ferner, indem die ArbPits-und Massenkräfte unmittelbar, über ein zentral im Kolbenkörper angeordnetes Kugelgelenk, vom Kolbenboden auf die Pleuelstange übertragen werden (anstelle über Kalbenbolzen), und darüberhinaus, als sekunder bedingte Kasequenz, die Neugestaltung des Zylinderkopfes, welcher abstrakt auf den Zylinderabschluß, die Ein- und Auslaßkanäle, und die Ventilsteuerung- Kammer, beschränkt ist.
    Sl
    2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß deren linsenförmige Verbrennungsräume von Keramik - Isolierungen umkleidet sind, die zylinderkopf - und kolbenbodenseitig Jeweils aus zwei geschichteten, gewölbten Keramikplatten, quasi Ausschnitte entsprechender Hohlkugel-Schalen bestehnn, wobei zylinderkopfseitig die Ventilsitzringe (aus kor-, rosionshestsndendigem Stahl) mittels ihrer Bunde (Borde), zwischen diesen Keramik - Schalen fest und dicht eingeschlossen sind, und kolbenseitig, die Kalottenschalen in der entsprechend gewölbten Bettung im (Grauguß-) Kolben, innerhalb der hochgezogenen Kolbenwand liegen, wobei die untere Schichtung auch von poröser Struktur sein kann, und die Trennfugen abgedichtete Luftspalten bilden können, außerdem die Begrenzung des Brennraumes an der Zylinderwand, in angemessener Höhe (cb 15$ Hub), ein Keramikring mit Zylinder- Innendurchmesser, bildet.
    3, Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß deren
    linsenförmige Verbrennungsräume von angepaßten Vakuum-Kammern um snhlos-
    C* sen sind, die in zwei Ausführungen zur Wahl stehen, deren Wände aus lmm dicken (korrosionsbeständigen) Stahlblechen bestehen, die verbrennungsraumseitig emailleartig beschichtet sein können, entweder nach Ausführung 1 : indem die schalenartigen Kammern, jeweils in ihrer ganzen Ausdehnung, durch eine lose einliegende Mittelwand (stahlblech ca 0,8mm) •untßrteilt sind, und zwischen dieser und den beiden Außenwänden, zweckmäßig geformte Drahtspiralen (ca2$) jeweils wandberührend einliegen, oder, nach Ausführung?: indem die Distanzierung der beiden Kammerwände mittels netzartig über die jeweiligen Flächen verteilte und berührend anliegende Kugeln von 3 bis 4 φ aus Stahl oder Quarzkaramik erfolgt, die ihrerseits käfigartig in wechselseitig von beiden Seiten Busgestanzten Hülsen einer dünnen Mittelwand (ca 0,3 mm) lagefixiert sind, und in beiden Ausführungen, die Begrenzung des Verbrennungsraumes an der Zylinderwand, in angemessener Höhe (ca 15$ Hub), durch einen vakuuierten Hohlring mit Zylinder - Innendurchmesser erfolgt, die in ihrem Aufbau innen jeweils den beiden Ausführungsarten analog entsprechen, und alle der Wärmequelle zugewandten Flächen, zwecks Reflektierung der Wärmestrahlung, spiegelnd präpariert sind, und die Trennspalte bzw. Fugen der Außenwände, sowie der Ventilsitzringe usw. entweder dicht-geschweißt, oder hartgelötet sind, sadann erfolgt die Vakuuierung auf (mindestens) -0,01 bar, durch ein Düsenloch, jeweils in der (kühleren) Rückwand, und Stopfung mittels Drahtstift und (Weich-) Lötung,
    ,-10-
    BAD
    „....::_.. ... 3604376 J *'
    Λ. Brennkraftmaschine nach beliebigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß (Grauguß-) Kolben deren Kalottenfnulden entsprechend dem Verdichtungsverhältnis (£) der betreffenden Motorenart, mehr oder weniger tief gewölbt sind, und die aufliegenden Isolations-Einlagen, entweder innerhalb der hochgezogenen Kolbenwand, durch einen am oberen Rand angeordneten federnden Drahtring gesichert ist, oder Vakuum -Kammern, mittels drei Schraubverbindungen am Umfang (s. Fig. 5), und auf der Unterseite des Kolbenbodens, in einer zentral angegossenen Hülse, der Kugelkopf der angelenkten Pleuelstange, leichtgängig jedoch spielfrei, pfannenartig eingeschlossen ist, debei, entsprechend der Dreh-Freiheit des Kolbens, der Pleuel - Ausschwenkung des Kurbeltriebes rundum Freiraum lassend.
    5. Brennkraftmaschine nach beliebigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf abstrakt auf seine Zweckbestimmung beschränkt, den spezifischen Anforderungen des Kokillen- Gießverfahrens entspricht, indem alle Außenkonturen, sowie die Aus - und Einlaßkanäle, und die Kammer für die Ventilsteuerung mit Nockenwellen-Bettung und Basis für die Kipphebel Lagerung , von den entsprechenden Negativ- Konturen zweier schwenkbarer Flügel - Schalen der Kokille ausgeformt, bzw, darin gegossen sind, deren Schwenkachsen (1x, 1y) an der Basis-Platte der Kokille angelenkt sind.
    S.. Brennkraftmaschine nach beliebigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ain Wärmefühler an der Zylinder -(Außen -) Wand, kritische Übertempernturpn, die Verkokungen rips Bchmiermittels der Kolbenlaufbahn verursachen können, auf thermnstatische Wrjsb vfrhinriRrt, inrinm dieser die Begrenzung rips V/firrtip.umsatzes durch Regelung der Finspritzmenge, bzw. Drosselung der Kraftstoff- Zuleitungen, veranlaßt»
    BAD ORIGINAL
DE19853504376 1985-02-08 1985-02-08 Brennkraftmaschine fuer kraftfahrzeuge Withdrawn DE3504376A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19853504376 DE3504376A1 (de) 1985-02-08 1985-02-08 Brennkraftmaschine fuer kraftfahrzeuge

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19853504376 DE3504376A1 (de) 1985-02-08 1985-02-08 Brennkraftmaschine fuer kraftfahrzeuge

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3504376A1 true DE3504376A1 (de) 1986-11-06

Family

ID=6262046

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19853504376 Withdrawn DE3504376A1 (de) 1985-02-08 1985-02-08 Brennkraftmaschine fuer kraftfahrzeuge

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3504376A1 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0921290A3 (de) * 1997-12-02 2000-02-23 Invent GmbH - Entwicklung Neuer Technologien Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung von Wärme in Arbeit
DE10057366A1 (de) * 2000-11-18 2002-05-23 Mahle Gmbh Verfahren zur gießtechnischen Herstellung eines Kolbens mit einem gekühlten Ringträger
DE102005018303A1 (de) * 2005-04-15 2006-11-02 Otto Koepke Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen
DE102008016144A1 (de) * 2008-03-28 2009-10-01 Giese, Erhard, Dr. Brennraum, insbesondere Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine
DE102009011283A1 (de) * 2009-03-02 2010-09-09 Rhp Gmbh Brennkraftmaschine mit transparenter Brennraumwand
US8020314B2 (en) * 2008-10-31 2011-09-20 Corning Incorporated Methods and apparatus for drying ceramic green bodies with microwaves
DE102014018694A1 (de) * 2014-12-18 2016-06-23 Mahle International Gmbh Kolben für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zu seiner Herstellung

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0921290A3 (de) * 1997-12-02 2000-02-23 Invent GmbH - Entwicklung Neuer Technologien Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung von Wärme in Arbeit
DE10057366A1 (de) * 2000-11-18 2002-05-23 Mahle Gmbh Verfahren zur gießtechnischen Herstellung eines Kolbens mit einem gekühlten Ringträger
US6837298B2 (en) 2000-11-18 2005-01-04 Mahle Gmbh Method of producing by casting a piston with a cooled ring carrier
DE102005018303A1 (de) * 2005-04-15 2006-11-02 Otto Koepke Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen
DE102005018303B4 (de) * 2005-04-15 2007-09-20 Otto Koepke Zylinderkopf für Verbrennungsmotoren
DE102008016144A1 (de) * 2008-03-28 2009-10-01 Giese, Erhard, Dr. Brennraum, insbesondere Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine
US8020314B2 (en) * 2008-10-31 2011-09-20 Corning Incorporated Methods and apparatus for drying ceramic green bodies with microwaves
DE102009011283A1 (de) * 2009-03-02 2010-09-09 Rhp Gmbh Brennkraftmaschine mit transparenter Brennraumwand
DE102014018694A1 (de) * 2014-12-18 2016-06-23 Mahle International Gmbh Kolben für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zu seiner Herstellung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6918358B2 (en) Eight-stroke internal combustion engine utilizing a slave cylinder
US6854439B2 (en) Prechamber combustion system
DE3403176C2 (de) Wassergekühlter mehrzylindrischer Dieselmotor
EP0136741A1 (de) Kolben für Brennkraftmaschinen
US5778849A (en) Insulated precombustion chamber
DE2510004A1 (de) Steuereinrichtung fuer verbrennungsmotor
GB2070135A (en) Spark-ignition internal combustion engine
JPS6145062B2 (de)
US4651629A (en) Piston of refractory materials, particularly for compression-ignition engines
DE3504376A1 (de) Brennkraftmaschine fuer kraftfahrzeuge
DE2341487A1 (de) Verbrennungskraftmaschine
US4599863A (en) Compound internal combustion and external combustion engine
GB2055966A (en) Four-stroke internal combustion engines
DE69301467T2 (de) Gas-brennkraftmaschine mit magergemischverbrennung
CA1075988A (en) Internal combustion engine having two spark plugs for each combustion chamber and exhaust gas recirculation circuit
DE2815814A1 (de) Zweitaktmotor und direkt wirkender kolben
US5115775A (en) Internal combustion engine with multiple combustion chambers
US2133592A (en) Cylinder head
US1812197A (en) Isothermal fuel inlet means for internal combustion engines
US3492977A (en) Internal combustion engine
US2749899A (en) Combustion chamber
US3528396A (en) Internal combustion engine
DE3622301A1 (de) Verbrennungsmotor
US2113629A (en) Combustion chamber for internal combustion engines
US2942594A (en) Combustion chamber

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee