DE3812988A1 - Verbrennungskraftmaschine - Google Patents
VerbrennungskraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine
mit einem Verbrennungsraum, der gegenüber einem Einlaß
kanal und einem Auslaßkanal abdichtbar ist.
Verbrennungskraftmaschinen der eingangs genannten Art
sind aus dem Stand der Technik bekannt und arbeiten
zumeist nach dem Viertaktverfahren, wobei ein Luft-
Treibstoffgemisch in den Zylinderraum eingebracht,
verdichtet, gezündet und anschließend ausgestoßen wird.
Bei bekannten Verbrennungskraftmaschinen erfolgt die
Abdichtung des Einlaßkanals bzw. des Auslaßkanals gegen
über dem Verbrennungsraum jeweils durch ein separates
Ventil. Diese Bauart erweist sich unter bestimmten Be
triebsbedingungen als nachteilig, da der jeweilige Ein
laß- bzw. Auslaßquerschnitt im Ventilbereich zu gering
ist, um eine zufriedenstellende Füllung des Verbren
nungsraumes mit Frischluft zu gewährleisten. Um diesem
Problem abzuhelfen, werden für den Einlaß- bzw. den
Auslaßkanal mehrere Ventile verwendet. Dies bringt
jedoch den Nachteil mit sich, daß die Steuerung der
Ventile wesentlich komplizierter wird und daß der
fertigungstechnische Aufwand, bedingt durch die Viel
zahl der Ventile, steigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbren
nungskraftmaschine der eingangs genannten Art zu
schaffen, welche bei einfachem und betriebssicherem
Aufbau eine Verbesserung des Verbrennungsvorganges er
möglicht und bei welcher insbesondere eine verbesserte
Füllung bzw. Spülung des Verbrennungsraums möglich ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der
Einlaßkanal und der Auslaßkanal in einen gemeinsamen, in
den Verbrennungsraum mündenden Verbindungskanal über
gehen, welcher mittels eines Ventils verschließbar ist,
und daß im Übergangsbereich von dem Einlaßkanal bzw. dem
Auslaßkanal zu dem Verbindungskanal jeweils eine Ver
schließeinrichtung vorgesehen ist.
Die erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine zeichnet
sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus. Da
sowohl der Einlaßkanal als auch der Auslaßkanal in den
Verbindungskanal übergehen, steht nur dieser mit dem
Verbrennungsraum in Verbindung. Auf diese Weise ist es
möglich, praktisch den gesamten Zylinderquerschnitt zur
Füllung bzw. Entleerung des Verbrennungsraumes auszu
nutzen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen
Brennkraftmaschine liegt darin, daß lediglich ein ein
ziges Ventil erforderlich ist, um den Verbrennungsraum
gegenüber den Kanälen abzudichten. Dies erweist sich zum
einen aus Herstellungsgründen als besonders günstig, da,
im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten
Mehrventilanordnungen nur ein einziges Ventil gelagert
bzw. bewegt werden muß. Weiterhin ist es aus Dichtungs
gründen günstig, wenn nur ein einziges Ventil vorgesehen
ist, da nur dieses eingeschliffen und auf einen dichten
Sitz zu überprüfen ist, während beim Stand der Technik
eine Vielzahl von Ventilen jeweils einzeln für sich ein
geschliffen und eingestellt werden müssen. Ein weiterer
Vorteil der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine
liegt darin, daß der obere Bereich des Brennraums von
dem Ventil selbst gebildet wird, so daß nur ein relativ
schmaler, ringförmiger Bereich des Zylinderkopfes eine
Wandung des Verbrennungsraumes bildet. Dies erweist sich
insbesondere im Hinblick auf thermische Belastungen des
Zylinderkopfes als vorteilhaft, da die aus dem Stand der
Technik bekannten Probleme, wie etwa Risse durch Thermo
schockbeanspruchung bei der erfindungsgemäßen Verbren
nungskraftmaschine nicht oder nur in sehr geringem Maße
auftreten.
Erfindungsgemäß sind im Übergangsbereich des Einlaß
kanals bzw. des Auslaßkanals jeweils eine Verschließein
richtung vorgesehen, welche den jeweiligen Kanal gegen
über dem Verbindungskanal abdichten kann. Der Vorteil
der erfindungsgemäßen Ausgestaltung liegt darin, daß die
Verschließeinrichtungen nicht den im Verbrennungsraum
wirkenden thermischen oder kraftmäßigen Beanspruchungen
ausgesetzt sind. Die Verschließeinrichtungen können des
halb wesentlich einfacher ausgestaltet und dimensioniert
werden, wobei es auch möglich ist, hinsichtlich der
Dichtigkeit dieser Verschließelemente geringere Anfor
derungen zu stellen, als bei den bekannten Ventilen von
Verbrennungskraftmaschinen.
Eine besonders günstige Weiterbildung der erfindungs
gemäßen Verbrennungskraftmaschine ist dadurch gegeben,
daß die Verschließeinrichtungen jeweils in Form einer
Drosselklappe ausgebildet sind. Durch diese Ausgestal
tung wird bei geöffneter Verschließeinrichtung die
Durchströmung des jeweiligen Kanales nur minimal beein
trächtigt, andererseits ist es möglich, die Drossel
klappe bis zu einem vollständig schließenden Zustand
stufenlos zu verstellen.
Erfindungsgemäß kann es weiterhin vorteilhaft sein,
zumindest eine Nockenwelle zur Betätigung des Ventils
und der Verschließeinrichtungen zu verwenden. Durch
diese Ausgestaltung ist sichergestellt, daß das Öffnen
und Schließen des Ventils und der Verschließeinrich
tungen in exakter Weise aufeinander abstimmbar sind. Es
ist jedoch auch möglich, zur Betätigung jeder Ver
schließeinrichtung jeweils eine Nockenwelle vorzusehen,
wobei beide Nockenwellen gleichzeitig mit dem Ventil in
Wirkverbindung stehen. Bei dieser Ausbildung der erfin
dungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine wird jede der
Verschließeinrichtungen direkt betätigt, während das
Ventil so gesteuert wird, daß sein Öffnungs- bzw.
Schließzustand den Stellungen der jeweiligen Drossel
klappen angepaßt ist. Dadurch wird eine Synchronisie
rung der Bewegungen der Drosselklappen und des Ventils
gewährleistet.
Erfindungsgemäß kann die Verbrennungskraftmaschine in
vorteilhafter Weise auch so weitergebildet sein, daß
jede Nockenwelle jeweils mit dem freien Ende eines Kipp
hebels zusammenwirkt, an dessen Endbereich schwenkbar
eine Stößelstange gelagert ist, welche über einen Hebel
mit der Drosselklappe in Verbindung steht, und daß der
mittlere Bereich jedes Kipphebels mit dem Ventil in
Zusammenwirkung bringbar ist. Mittels der Stößelstangen
und der an den Drosselklappen befestigten Hebel ist es
auf besonders einfache Weise möglich, die Drosselklappen
zu verschwenken. Da die zur Betätigung der Stößelstangen
jeweils vorgesehenen Kipphebel zugleich mit dem Ventil
in Zusammenwirkung bringbar sind, ist es nicht erfor
derlich, zusätzliche Betätigungselemente für das Ventil
zu verwenden. Durch die Kipphebel ist vielmehr sicher
gestellt, daß das Ventil jeweils in Abhängigkeit von der
jeweiligen Stellung der Drosselklappe geöffnet bzw. ge
schlossen wird. Da beide Kipphebel mit dem Ventil zusam
menwirken, ist zudem gewährleistet, daß die Betätigung
des Ventiles stets exakt zu den Stellungen beider
Drosselklappen erfolgt.
Erfindungsgemäß erweist es sich als günstig, wenn jede
der Drosselklappen durch Längsverschiebung der Stößel
stange um im wesentlichen 90° verschwenkbar ist. Durch
diese Maßnahme ist es möglich, die Drosselklappe jeweils
von einer vollständig geöffneten Stellung, in welcher
der Durchströmung des jeweiligen Kanales nur ein mini
maler Widerstand entgegengesetzt wird, in eine voll
ständig geschlossene Stellung zu verschwenken.
Weiterhin kann es sich als günstig erweisen, die beiden
Nockenwellen parallel zueinander anzuordnen und die
Kipphebel jeweils mit einem Endbereich schwenkbar
koaxial zur jeweils anderen Nockenwelle zu lagern. Es
ist somit möglich, den Kipphebel jeweils mit seinem
anderen Endbereich, welches nicht mit der Stößelstange
zusammenwirkt, direkt an der anderen Nockenwelle zu
lagern. Dies ermöglicht zum einen eine optimale Aus
nutzung des zur Verfügung stehenden Raumes im Zylin
derkopf, andererseits ist es nicht erforderlich, zu
sätzliche Lagerungsbauteile zu verwenden.
Zur Abstimmung der Öffnungszustände der jeweiligen
Drosselklappen und um einen Viertaktverbrennungs
vorgang durchführen zu können, kann es sich als vor
teilhaft erweisen, bei geöffnetem Ventil jeweils eine
der Verschließeinrichtungen im wesentlichen geschlos
sen zu halten. Es wird dadurch vermieden, daß Gase
direkt aus dem Auslaßkanal in den Einlaßkanal oder
umgekehrt strömen können. Durch diese Maßnahme ist es
nicht erforderlich, weitere strömungstechnische Maß
nahmen zu treffen, so daß der gesamte Querschnitt des
Verbindungskanals zum Einströmen bzw. zum Ausströmen
dienen kann. Durch geeignete Ausgestaltung der Dros
selklappen ist es weiterhin möglich, eine strömungs
günstige Ausbildung der Wandung des Verbindungskanals
zu schaffen, wenn die jeweilige Drosselkappe geschlossen
ist.
In besonders günstiger Weise ist die Verbrennungskraft
maschine so ausgestaltet, daß an der dem Verbrennungs
raum zugewandten Seite des Ventils Elektroden zur Er
zeugung einer elektrischen Funkenstrecke angeordnet
sind. Das Ventil umfaßt somit eine Zündkerze. Diese
Maßnahme ermöglicht es, praktisch den gesamten oberen
Bereich des Verbrennungsraumes mit dem Ventil abzu
decken, so daß lediglich ein sehr schmaler Randbereich
des Zylinderkopfes, welcher als Ventilsitz ausgebildet
sein kann, an den Verbrennungsraum grenzt. Insbesondere
bci Aluminiumzylinderköpfen kann sich diese Ausgestal
tung als besonders vorteilhaft erweisen, da bei Ver
wendung eines üblichen Ventilsitzringes das eigentliche
Material des Zylinderkopfes nicht an den Verbrennungs
raum grenzt und deshalb auch den dort auftretenden
Kräften oder thermischen Belastungen nicht ausgesetzt
ist. Dies bringt den Vorteil, daß für den Zylinderkopf
selbst die Verwendung von Legierungen möglich ist, die
eine geringere Thermoschockbeständigkeit oder Festigkeit
aufweisen.
Zum Anschluß der zündkerzenartigen Elektroden kann es
vorteilhaft sein, zumindest eine dieser Elektroden durch
eine Ausnehmung im Ventilschaft zu führen und mit einem
Stromanschluß zu verbinden. Die andere Elektrode kann
als Erdungselektrode ausgebildet sein und direkt mit dem
Ventil in Verbindung stehen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausfüh
rungbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrie
ben. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Schnittansicht durch einen Zylinder
und den zugeordneten Bereich des Zylin
derkopfes der erfindungsgemäßen Verbren
nungskraftmaschine, wobei ein Einlaß
kanal zum Verbrennungsraum hin geöffnet
ist;
Fig. 2 eine Ansicht ähnlich Fig. 1, wobei der
Verbrennungsraum zu dem Einlaßkanal bzw.
dem Auslaßkanal hin geschlossen ist;
Fig. 3 eine Ansicht ähnlich den Fig. 1 und 2,
wobei der Auslaßkanal zum Verbrennungs
raum hin geöffnet ist.
In Fig. 1 ist in vereinfachter Weise eine Schnittansicht
durch einen Zylinder 19 eines Ausführungsbeispiels des
erfindungsgemäßen Verbrennungmotors dargestellt. In dem
Zylinder 19 ist ein in üblicher Weise ausgestalteter
Kolben 20 angeordnet, der über eine nicht dargestellte
Kurbelwelle mit einer Pleuelstange 21 verbunden ist. Der
Zylinder 19 ist zur Kühlung mit einem Wassermantel 22
versehen. Oberhalb des Zylinders 19 ist ein Zylinderkopf
23 angeordnet, welcher in üblicher Weise mittels einer
nicht dargestellten Zylinderkopfdichtung abgedichtet
ist. Der Zylinderkopf 23 weist einen Einlaßkanal 2 und
einen Auslaßkanal 3 auf. Der Einlaßkanal 2 und der Aus
laßkanal 3 münden in einen gemeinsamen Verbindungskanal
4, welcher wiederum in einen Verbrennungsraum 1 übergeht
oder mündet. Der Verbindungskanal 4 ist mittels eines
Ventils 5 gegenüber dem Verbrennungsraum 1 abdichtbar.
Das Ventil 5 ist in bezug auf den Ventilteller und die
Dichtflächen in üblicher Weise ausgebildet und weist
einen Ventilschaft 17 auf, welcher im Zylinderkopf 23 so
geführt ist, daß das Ventil 5 geöffnet bzw. geschlossen
werden kann. Mittels einer Feder 24 ist das Ventil in
den geschlossenen Zustand vorgespannt.
Im Bereich des Übergangs von dem Einlaßkanal 2 bzw. dem
Auslaßkanal 3 in den Verbindungskanal 4 ist jeweils eine
Verschließeinrichtung angeordnet, welche in Form einer
Drosselklappe 6 bzw. 7 ausgebildet ist. Die beiden
Drosselklappen 6, 7 sind jeweils um eine Drehachse 6′
bzw. 7′ schwenkbar, wobei eine Schwenkbewegung um etwa
90° vorgesehen ist. Einstückig mit den Drosselklappen 6,
7 ist jeweils ein Hebel 13 verbunden, welcher gelenkig
mit einer Stößelstange 12 verbunden ist. Die Stößel
stange 12 erstreckt sich durch den Zylinderkopf 23 nach
oben und ist an ihrem oberen Ende jeweils schwenkbar mit
einem freien Ende 11 eines Kipphebels 10 verbunden. Es
sind somit zwei Stößelstangen 12 und zwei Kipphebel 10
verwendet, um die beiden Drosselklappen 6, 7 zu betäti
gen.
Am oberen Ende des Ventilschafts 17 ist an diesem ein
Gleitschuh 25 gelagert, welcher mit einem mittleren
Bereich 14 jedes der beiden Kipphebel 10 in Anlage
bringbar ist.
Das jeweils andere Ende jedes Kipphebels 10, welches
jeweils dem freien Ende 11 gegenüberliegt, ist schwenk
bar koaxial zu einer Nockenwelle 8 bzw. 9 gelagert. Die
Lagerung kann auch dadurch erfolgen, daß der jeweilige
Kipphebel direkt auf der Nockenwelle gelagert ist. Die
Nockenwellen 8, 9 weisen jeweils zumindest einen Nocken
8′, 9′ auf und werden in üblicher Weise in Abhängigkeit
von der Drehung der Kurbelwelle gedreht. Der Nocken
wellentrieb entspricht hinsichtlich seines grundsätz
lichen Aufbaus somit der üblichen Nockenwellenanordnung
eines aus dem Stand der Technik bekannten Verbrennungs
motors.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist somit jeweils
eine einzelne Nockenwelle zur Betätigung jeweils einer
Verschließeinrichtung vorgesehen. Beispielsweise be
tätigt die Nockenwelle 8 über den zugeordneten Kipphebel
10, welcher koaxial zur Nockenwelle 9 gelagert ist, die
Drosselklappe 6.
Da beide mittleren Bereiche 14 der beiden Kipphebel 10
gegen den Gleitschuh 25 in Anlage bringbar sind, erfolgt
ein Öffnen des Ventils 5 immer dann, wenn eine der Dros
selklappen 6 oder 7 in eine geöffnete Stellung ver
schwenkt wird. Es ist somit gewährleistet, daß das
Ventil 5 nicht gegen die Drosselklappen 6, 7 anschlägt.
Das Ventil 5 umfaßt eine zündkerzenartige Einrichtung,
welche von Elektroden 15, 16 gebildet wird, wobei die
Elektroden 16 einstückig oder fest mit dem Ventil 5 ver
bunden und als Erdungselektroden ausgebildet sein
können, während die Elektrode 15 über einen Anschluß 18
mit einer Stromquelle verbindbar ist. Der Anschluß 18
wird bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel durch
eine Ausnehmung oder Bohrung des Ventilschafts 17 ge
führt.
In Fig. 1 ist ein Betriebszustand dargestellt, bei
welchem die Drosselklappe 6 des Einlaßkanals 2 geöffnet
ist, so daß Frischluft, bei dem gezeigten Ausführungs
beispiel zusammen mit Kraftstoff, dem Verbrennungsraum 1
zugeführt werden kann. Das Ventil 5 ist zu diesem Zweck
geöffnet, während die Drosselklappe 7 zur Abdichtung des
Auslaßkanals 3 geschlossen ist.
In Fig. 2 ist die in Fig. 1 gezeigte Anordnung in einem
Betriebszustand dargestellt, in welchem das Ventil 5
geschlossen und der Kolben 20 in seine obere Totpunkts
lage verschoben sind. Dies entspricht dem Verdichtungs
takt einer Viertakt-Verbrennungskraftmaschine. Die bei
den Drosselklappen 6, 7 sind geschlossen, um zum einen
die Kanäle 2, 3 zum Verbindungskanal 4 hin abzudichten
und um zum anderen ein Anstoßen an das Ventil 5 zu ver
meiden. Aus Fig. 2 ist deutlich zu erkennen, daß die
beiden Nockenwellen 8, 9 so verschwenkt sind, daß die
Feder 24 das Ventil 5 in den geschlossenen Zustand vor
spannt, wobei der Gleitschuh 25 nicht von den Kipphebeln
10 mit Kraft beaufschlagt wird.
Die Fig. 3 zeigt einen Betriebszustand, bei welchem der
Einlaßkanal 2 durch die Drosselklappe 6 geschlossen ist,
während der Auslaßkanal 3 über die geöffnete Drossel
klappe 7 und das geöffnete Ventil 5 mit dem Brennraum 1
verbunden ist.
Die Erfindung ist nicht auf eine Einzylinder-Verbren
nungskraftmaschine beschränkt, es ist auch möglich, in
üblicher Weise mehrere Zylinder nebeneinander anzuord
nen. Weiterhin ist es möglich den Ein- und Auslaßkanälen
jede gewünschte Querschnittsform zu geben, da hier kein
Abschließen unter Arbeitsdruck zu erfolgen hat.
Claims (10)
1. Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungs
raum, der gegenüber einem Einlaßkanal und einem
Auslaßkanal abdichtbar ist, dadurch gekennzeich
net, daß der Einlaßkanal (2) und der Auslaßkanal
(3) in einen gemeinsamen, in den Verbrennungsraum
(1) mündenden Verbindungskanal (4) übergehen, wel
cher mittels eines Ventils (5) verschließbar ist,
und daß im Übergangsbereich von dem Einlaßkanal (2)
bzw. dem Auslaßkanal (3) zu dem Verbindungskanal (4)
jeweils eine Verschließeinrichtung (6, 7) vorgesehen
ist.
2. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verschließeinrichtungen (6,
7) jeweils in Form einer Drosselklappe ausgebildet
sind.
3. Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine
Nockenwelle (8, 9) zur Betätigung des Ventils (5)
und der Verschließeinrichtungen (6, 7) vorgesehen
ist.
4. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Betätigung jeder Verschließ
einrichung (6, 7) jeweils eine Nockenwelle (8, 9)
vorgesehen ist und daß beide Nockenwellen (8, 9)
zugleich mit dem Ventil in Wirkverbindung stehen.
5. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß jede Nockenwelle (8, 9) jeweils
mit dem freien Ende (11) eines Kipphebels (10) zu
sammenwirkt, an dessen Endbereich schwenkbar eine
Stößelstange (12) gelagert ist, welche über einen
Hebel (13) mit der Drosselklappe (6, 7) in Verbin
dung steht, und daß der mittlere Bereich (14) jedes
Kipphebels (10) mit dem Ventil (5) in Zusammenwir
kung bringbar ist.
6. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß jede der Drosselklappen (6, 7)
durch Längsverschiebung der Stößelstange (12) um im
wesentlichen 90° verschwenkbar ist.
7. Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 5
oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Nockenwellen (8, 9) parallel zueinander angeordnet
sind und daß die Kipphebel (10) jeweils mit einem
Endbereich schwenkbar koaxial zur Nockenwelle (8, 9)
gelagert sind.
8. Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei geöffnetem
Ventil (5) jeweils eine der Verschließeinrichtungen
(6, 7) im wesentlichen geschlossen ist.
9. Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Ver
brennungsraum (1) zugewandten Seite des Ventils (5)
Elektroden (15, 16) zur Erzeugung einer elektrischen
Funkenstrecke angeordnet sind.
10. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest eine der Elektroden
(15) mittels eines durch den Ventilschaft (17) ge
führten Anschlusses (18) mit Energie beaufschlagbar
ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883812988 DE3812988A1 (de) | 1988-04-19 | 1988-04-19 | Verbrennungskraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883812988 DE3812988A1 (de) | 1988-04-19 | 1988-04-19 | Verbrennungskraftmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3812988A1 true DE3812988A1 (de) | 1989-11-02 |
Family
ID=6352299
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883812988 Withdrawn DE3812988A1 (de) | 1988-04-19 | 1988-04-19 | Verbrennungskraftmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3812988A1 (de) |
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