DE546459C

DE546459C - Mixture-compressing four-stroke internal combustion engine

Info

Publication number: DE546459C
Application number: DEW82054D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1928-06-20
Filing date: 1929-03-07
Publication date: 1932-03-12

Description

Gemischverdichtende Viertaktbrennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine gemischverdichtende Viertaktbrennkraftmaschine mit äbnehmbarern Zylinderkopf, bei der eine das Auslaßventil allein oder das Auslaß- und das Einlaßventil aufnehmende Ventilkammer seitlich aus dem Zylinder herausgeführt ist.Mixture-compressing four-stroke internal combustion engine The invention relates to a mixture-compressing four-stroke internal combustion engine with removable cylinder head, one receiving the exhaust valve alone or the exhaust and intake valves Valve chamber is led out laterally from the cylinder.

Solche Brennkraftmaschinen sind bereits bekannt, sie haben aber den Mangel, daß im Bereich des Auslaßventils scharfe Winkel vorhanden oder die Wandungen des Hohlraumes, in dem die Ventile liegen, und die Wandungen des Durchganges, der von diesem Hohlraum in den Zylinder führt, so gestaltet sind, daß der Gasstrom einem schnellen Wechsel bezüglich der Richtung der Geschwindigkeit oder des Druckes unterworfen wird. Dadurch entstehen Wirbelbewegungen in der Füllung, die wohl eine wirksamere Verbrennung bewirken mögen, dafür aber den einführbaren Füllungsbetrag stark herabmindern und eine übermäßige Erhitzung des Auslaßventils und der Verbrennungskammer in der Nachbarschaft dieses Ventils während des Ausschubhubes hervorrufen, die zum Auftreten von Detonation und Frühzündungen beim Beginn des Arbeitshubes Veranlassung gibt. Der geringe Vorteil der gegebenenfalls erreichten wirksamen Verbrennung kommt in Rücksicht auf die erheblichen Mängel, die die Wirbelbewegung zur Folge hat und die sich aus dem bedeutenden Verlust an Füllung und aus den den Wirkungsgrad der Maschine verringernden Detonationen ergeben, gar nicht in Betracht.Such internal combustion engines are already known, but they have the Deficiency that there are sharp angles in the area of the exhaust valve or the walls of the cavity in which the valves are located, and the walls of the passage, the leads from this cavity into the cylinder, are designed so that the gas flow a subject to rapid changes in direction of speed or pressure will. This creates vortex movements in the filling, which are probably more effective May cause burns, but greatly reduce the amount of filling that can be introduced and excessive heating of the exhaust valve and the combustion chamber in the The vicinity of this valve during the extension stroke cause the occurrence cause of detonation and premature ignition at the beginning of the working stroke. The slight advantage of the effective combustion that may be achieved comes in Consideration of the significant defects that the vortex movement has and which from the significant loss of filling and from the efficiency of the machine diminishing detonations are out of the question.

Diese Mängel sind erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß die im Zylinderkopf liegende Wandung der Ventilkammer und des von dieser zum Zylinderraum führenden Kanals nach jeder Richtung hin stetig krummlinig verläuft, keine den Strömungsverlauf störenden Stoßflächen oder Taschen, z. B. Zündkerzentaschen, auf dem Weg zwischen Ventil und Zylinder aufweist und die zur Stromrichtung senkrechten Schnittflächen sich nur allmählich in bezug auf ihre Flächeninhalte und die Symmetrieachse dieser Schnittflächen sich nur stetig und allmählich in bezug auf ihre Richtung verändern.These deficiencies are eliminated according to the invention in that the cylinder head lying wall of the valve chamber and that leading from this to the cylinder chamber Channel is continuously curvilinear in every direction, none of the flow disturbing abutment surfaces or pockets, e.g. B. Spark plug pockets, on the way between Has valve and cylinder and the cut surfaces perpendicular to the direction of flow only gradually with respect to their area and their axis of symmetry Cutting surfaces only change steadily and gradually with respect to their direction.

Durch diese Einrichtung wird erreicht, daß das Fließen der Gase in Stromlinien erfolgt und ein Auftreten von Wirbeln im Gasstrom vermieden -wird; dadurch kann der Höchstbetrag der Füllung eingeführt und somit bei mit hoher Geschwindigkeit laufenden Brennkraftmaschinen der höchste Wirkungsgrad erzielt werden; es findet keine übermäßige Erhitzung des Auslaßventils statt, so daß Detonationen und Frühzündungen nicht mehr vorkommen; außerdem erfolgt völliges Entleeren der Abgase aus dem Zylinder, das bei einem Zylinderkopf, der so eingerichtet ist, daß er die Wirbelbewegung der eingeführten Füllung fördert, durch die Mittel zur Wirbelung, scharfe Winkel, Vorsprünge, Taschen usw. verhindert wird.This device ensures that the flow of gases in Streamlines take place and the occurrence of eddies in the gas flow is avoided; through this The maximum amount of filling can be introduced and thus at high speed running internal combustion engines the highest efficiency can be achieved; it finds no excessive heating of the exhaust valve instead, so that detonations and pre-ignition no longer occur; in addition, the complete emptying takes place Exhaust gases from the cylinder, in the case of a cylinder head which is arranged so that it promotes the whirling motion of the inserted filling, through the means for whirling, sharp angles, protrusions, pockets, etc. are prevented.

Auf der beiliegenden Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsformen dargestellt.In the accompanying drawings, the invention is in several embodiments shown.

Abb. i ist ein senkrechter Schnitt durch den Kopf eines Zylinders und durch die Verbrennungskammer, wobei das Auslaßventil an der Seite des Zylinders und das Einlaßventil unmittelbar über dem Auslaßventil angeordnet ist; Abb. 2 zeigt einen Teilschnitt nach Linie II-II der Abb. i ; Abb. 3 ist ein nach Linie III-III der Abb. q. geführter Schnitt durch einen Zylinderkopf, bei dem Ein- und Auslaßventil auf derselben Seite ,rles Zylinders angeordnet sind.Fig. I is a vertical section through the head of a cylinder and through the combustion chamber, with the exhaust valve on the side of the cylinder and the inlet valve is disposed immediately above the outlet valve; Fig. 2 shows a partial section along line II-II of Fig. i; Fig. 3 is a line III-III of fig. q. Guided section through a cylinder head with the inlet and outlet valve on the same side, rles cylinder are arranged.

Abb. q. veranschaulicht einen Grundriß nach Linie IV-IV der Abb. 3; Abb. 5 stellt einen Schnitt durch einen Zylinderkopf ähnlich demjenigen der Abb.3 dar; Abb.6 ist ein Schnitt durch einen etwas geänderten Zylinderkopf, bei dem die Ventile schräg angeordnet sind; Abb. 7 zeigt einen Schnitt durch einen Zylinderkopf, bei dem die Ventile oben liegen, das Auslaßventil mit seiner Achse parallel und das Einlaßventil mit seiner Achse schräg zur Achse des Zylinders; Abb. 8 veranschaulicht einen Schnitt durch einen Kopf, bei dem das Auslaßventil an der Seite des Zylinders und das Einlaßventil umgekehrt über dem Zylinder angeordnet ist.Fig.q. illustrates a plan along line IV-IV of Fig. 3; Fig. 5 shows a section through a cylinder head similar to that of Fig.3 dar; Fig.6 is a section through a slightly modified cylinder head in which the Valves are arranged at an angle; Fig. 7 shows a section through a cylinder head, in which the valves are on top, the outlet valve with its axis parallel and the inlet valve with its axis inclined to the axis of the cylinder; Fig. 8 illustrates a section through a head with the exhaust valve on the side of the cylinder and the intake valve is positioned upside down above the cylinder.

Bei der Ausführungsform nach Abb. i und 2 liegt an der Seite des Zylinders .2 ein Hohlraum 3, der das Auslaßventil q. enthält.In the embodiment according to Fig. I and 2 lies on the side of the cylinder .2 a cavity 3, which the exhaust valve q. contains.

Dieser Hohlraum ist nach allen Richtungen hin abgerundet, so .daß er eine flachkugelförmige oder eiförmige Gestalt besitzt.This cavity is rounded in all directions, so .that it has a flat spherical or ovoid shape.

Die punktierte Linie 5 zeigt in Verbindung mit der voll ausgezogenen Linie 6 deutlich den Umriß eines solchen Hohlraums, der im Querschnitt nach Linie II-II in Abb. 2 veranschaulicht ist. Von diesem Hohlraum führt zu dem Zylinder ein sanft geneigter glatter Kanal 7, der wenigstens bis zur Achse des Zylinders reicht. Der Zylinderkopf ist demnach mit einem flachen seitlichen, das Auslaßventil enthaltenden, allseitig runden Hohlraum 3 versehen, der glatt in die Wandung des Kanals 7 in den Hohlraum übergeht, was ungefähr -bei der Linie II-II der Fall ist; es tritt an keinem Teil des Hohlraums 3 und des Kanals 7 ein plötzlicher Richtungswechsel ein, der dem Strömen der Gase zwischen dem Zylinder und dem Ventilhohlraum 3 einen Widerstand entgegensetzen oder das glatte Strömen irgendwie beeinträchtigen könnte.The dotted line 5 in conjunction with the full line 6 clearly shows the outline of such a cavity, which is illustrated in cross section along line II-II in FIG. From this cavity leads to the cylinder a gently inclined, smooth channel 7, which extends at least as far as the axis of the cylinder. The cylinder head is accordingly provided with a flat lateral cavity 3 containing the exhaust valve, round on all sides, which merges smoothly into the wall of the channel 7 in the cavity, which is approximately the case with the line II-II; there is no sudden change of direction at any part of the cavity 3 and the channel 7 which could create a resistance to the flow of gases between the cylinder and the valve cavity 3 or impair the smooth flow in any way.

Bei dieser Ausführungsform liegt das Einlaßventil9 umgekehrt unmittelbar über dem Auslaßventil q.; damit die flachkugelförmige Gestalt des Hohlraums 3 so vollkommen -wie möglich gewahrt bleibt, können in den Köpfen des Ein- und Auslaßventils konkave Ausnehmungen vorgesehen sein, wie dies die punktierten Linien io andeuten.In this embodiment, the inlet valve 9 is reversed directly above the outlet valve q .; so that the flat spherical shape of the cavity 3 so perfectly preserved as possible, can in the heads of the inlet and outlet valve concave recesses may be provided, as indicated by the dotted lines io.

Die Zündkerze 2o liegt vorzugsweise an der von dem Zylinder 2 am weitesten entfernten Seite des Auslaßventilsitzes 40, damit die Flamme von dem Hohlraum in den Zylinder gelenkt wird. Die Achse der Zündkerze 2o ist mit Bezug auf den Zylinder schräg aufwärts nach außen gerichtet, sie kann indessen, wie unten erwähnt, auch in anderer Weise angeordnet werden.The spark plug 2o is preferably furthest from the cylinder 2 remote side of the exhaust valve seat 40 so that the flame from the cavity in the cylinder is steered. The axis of the spark plug 2o is with respect to the cylinder directed obliquely upwards outwards; however, as mentioned below, it can also be arranged in a different way.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 und q. ist der Hohlraum 3 wieder, wie in Abb. i, flachkugelförmig ausgeführt. Infolge der Krümmung der Seiten 6 des Hohlraumes 3 (sie sind in allen Richtungen nach dem Rande des Sitzes 4.o des Auslaßventils hin gerundet) sind unregelmäßige oder gebrochene Oberflächen vermieden, die zu einem Wirbeln des Gases in dem Hohlraum Anlaß geben könnten. Alle Abbildungen zeigen auch deutlich die Art, in der die Wand des Kanals 7 tangential in die Wand des Hohlraums 3, also ohne plötzlichen Richtungswechsel, übergeht.In the embodiment according to Fig. 3 and q. is the cavity 3 again, as in Fig. i, flat spherical. Due to the curvature of the sides 6 of the Cavity 3 (they are in all directions after the edge of the seat 4.o of the exhaust valve rounded), irregular or broken surfaces that lead to a Swirling of the gas in the cavity could give rise. All pictures also show clearly the way in which the wall of the channel 7 is tangential to the wall of the cavity 3, without a sudden change of direction.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 und q. ist die Achse der Zündkerze 2o schräg aufwärts nach innen gegen die Zylinderachse geneigt, was für gewisse Fälle zur Vermeidung auch der geringsten Unterbrechung in der Gleichförmigkeit der gekrümmten Wand des Hohlraumes 3 von Vorteil ist. Die Elektroden der Kerze, zwischen denen der Zündfunke übergeht, liegen indessen im wesentlichen an derselben Stelle wie bei der Ausführungsform nach Abb. i.In the embodiment according to Fig. 3 and q. is the axis of the spark plug 2o inclined obliquely upwards inwards towards the cylinder axis, what for certain cases to avoid even the slightest interruption in the uniformity of the curved Wall of the cavity 3 is advantageous. The electrodes of the candle, between which the ignition spark passes, however, lie essentially in the same place as in the embodiment according to Fig. i.

Da das Einlaßventil9 bei dieser Ausführungsform seitlich neben dem Auslaßventil q. liegt, so ist der flachrunde Querschnitt des Hohlraumes 3 in der die Achsen der beiden Ventile enthaltenden Ebene notwendigerweise länger als bei der Ausführungsform nach Abb. i. Die Rundung der Oberfläche des Hohlraumes 3 kann sowohl bis zu dem Sitze des Einlaßventils q. als auch bis zu dem Sitze des Auslaßventils 9 fortgeführt werden.Since the inlet valve9 in this embodiment laterally next to the Exhaust valve q. is, the flat round cross-section of the cavity 3 is in the the axes of the plane containing the two valves are necessarily longer than at the embodiment according to Fig. i. The rounding of the surface of the cavity 3 can both up to the seat of the inlet valve q. as well as to the seat of the exhaust valve 9 to be continued.

Eine wesentliche Abänderung der in Abb. 3 und q. veranschaulichten Bauart ist in Abl). 5 gezeigt. Dieselbe besteht in der Verwendung eines Zwischenkörpers i i zwischen dem abnehmbaren Kopf 12 und dem Zylinderblock 13. Die Kanten der Öffnung 14 des Zwischenkörpers sind bei 15 konkav abgeschrägt, so daß sie einen Teil der in den Abb. i bis 4 veranschaulichten gekrümmten Fläche 6 bilden. Eine Krümmung und Abschrägung der Kante der Öffnung 14 ist auch bei 16 vorgenommen, um auch hier die glatte und widerstandslose Führung der Gase zu sichern. Der Zwischenkörper i i ist von besonderer Bedeutung, wenn es sich darum handelt, Änderungen des Kompressionsverhältnisses vorzunehmen, ohne gleichzeitig eine Änderung in der Krümmung derWandungen des Kanals; oder des Hohlraumes 3 vorzunehmen. Ferner verhindert der Zwischenkörper ii, daß an den Kanten Spalten entstehen, die die Gase von ihrer Strömungsrichtung ablenken und auf diese Weise Wirbel veranlassen könnten.A major modification of the in Fig. 3 and q. illustrated design is in Abl). 5 shown. It consists in the use of an intermediate body ii between the removable head 12 and the cylinder block 13. The edges of the opening 14 of the intermediate body are concave at 15 so that they form part of the curved surface 6 illustrated in Figs. A curvature and bevel of the edge of the opening 14 is also made at 16 in order to ensure the smooth and resistance-free guidance of the gases here as well. The intermediate body ii is of particular importance when it comes to making changes in the compression ratio without at the same time changing the curvature of the walls of the channel; or the cavity 3 to make. Furthermore, the intermediate body ii prevents the formation of gaps at the edges which could deflect the gases from their direction of flow and in this way cause eddies.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 6 ist der Hohlraum 3 eiförmig ausgeführt, die Bauart jedoch im wesentlichen die gleiche wie bei der Ausführungsform nach Abb. 3 und 5. Da die Achsen der nebeneinander angeordneten Ventile gegen die Zylinderachse geneigt gerichtet sind, erhält die Zylinderkante zwischen dem Zylinderraum und dem Auslaßundjoder dem Einlaßventil die bei 22 dargestellte Form, so daß sie den Strömungslinien entspricht, die zwischen dem Ventil und dem Zylinderraum durch die Form des Kanals 7 bedingt sind.In the embodiment according to Fig. 6, the cavity 3 is egg-shaped, However, the design is essentially the same as in the embodiment according to Fig. 3 and 5. Since the axes of the valves arranged next to one another against the cylinder axis are directed inclined, receives the cylinder edge between the cylinder space and the Auslaßundjoder the inlet valve the shape shown at 22 so that they follow the flow lines corresponds to that between the valve and the cylinder space by the shape of the channel 7 are conditional.

Abb. 7 zeigt die Erfindung in Anwendung auf eine Maschine mit im Kopf angeordneten Ventilen. Um den runden und abgeflachten, das Auslaßventil 4 enthaltenden Hohlraum 3 deutlich zu kennzeichnen, ist die punktierte Linie 5 eingezeichnet worden. Die von der Zylinderbohrung am weitesten entfernt liegende Seite 6 des Hohlraumes 3 geht dabei glatt in die Zylinderbohrung über, d. h. ohne merkliche Unterbrechung an der Verbindungsfuge für den abnehmbaren Kopf. Auch die Wandung 8 des Kanals 7 geht in den Hohlraum 3 ohne Richtungswechsel über, so daß ein ununterbrochenes Fließen des Gases zwischen der Zylinderbohrung und dem 'Hohlraum 3 gewährleistet ist; der Gasstrom trifft auf keine Hindernisse, die Wirbelbewegungen hervorrufen könnten. Bei dieser Ausführungsform reicht die Wandung 8 bis zu der Seite der Zylinderbohrung, die derjenigen gegenüberliegt, an der sich der seitliche Hohlraum befindet. In der Wandung 8 ist ein Sitz für das Einlaßventil9 angeordnet, dessen Achse schräg zur Achse der Zylinderbohrung steht. Die Zündkerze 2o liegt hier waagerecht, jedoch wie bei allen anderen Ausführungsformen so, daß ihre Elektroden sich so nahe wie möglich an der von der Zylinderbohrung entferntesten Kante des Auslaßventils befinden. Das hier in senkrechter Anordnung gezeigte Auslaßventil kann gegebenenfalls auch schräg angeordnet werden.Fig. 7 shows the invention applied to a machine with in mind arranged valves. Around the round and flattened, the exhaust valve 4 containing To clearly identify cavity 3, the dotted line 5 has been drawn. The side 6 of the cavity furthest away from the cylinder bore 3 goes smoothly into the cylinder bore, i.e. H. without noticeable interruption at the connecting joint for the removable head. The wall 8 of the channel 7, too goes into the cavity 3 without changing direction, so that a continuous flow the gas between the cylinder bore and the 'cavity 3 is ensured; the Gas flow does not encounter any obstacles that could cause vortex movements. In this embodiment, the wall 8 extends to the side of the cylinder bore, that is opposite the one where the side cavity is located. In the Wall 8 is a seat for the inlet valve 9, the axis of which is oblique to Axis of the cylinder bore is. The spark plug 2o is horizontal here, however as in all other embodiments so that their electrodes are as close as possible at the edge of the exhaust valve furthest from the cylinder bore. The outlet valve shown here in a vertical arrangement can optionally also be arranged obliquely.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 8 ist der Hohlraum 3 zum Teil in dem abnehmbaren Zylinderkopf 12 und zum. Teil in dein Zylinderblock 13 ausgebildet. Das Auslaßventil4 ist an der Zylinderseite angeordnet, und das Einlaßventil 9, welches hier senkrecht liegt, aber auch schräg stehen kann, befindet sich oberhalb des Zylinders im Kopfe. Auch das Auslaßventil könnte gegebenenfalls senkrecht angeordnet werden.In the embodiment according to Fig. 8, the cavity 3 is partially in the removable cylinder head 12 and for. Part formed in your cylinder block 13. The exhaust valve 4 is arranged on the cylinder side, and the intake valve 9, which is perpendicular here, but can also be at an angle, is located above the cylinder in the head. The outlet valve could also be arranged vertically if necessary.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Mixture-compressing four-stroke brake engine with removable cylinder head, one of which is the exhaust valve alone or the exhaust and the inlet valve receiving valve chamber led out laterally from the cylinder is, characterized in that the wall of the valve chamber located in the cylinder head (3) and the channel (7) leading from this to the cylinder space (2) in each direction runs continuously curvilinear, no impact surfaces that interfere with the flow or bags, e.g. B, spark plug pockets, on the way between valve and cylinder and the cut surfaces perpendicular to the direction of the current only gradually move with respect to their area and the axis of symmetry of these intersections only change steadily and gradually with respect to their direction, so that an occurrence eddies in the gas flow are avoided as far as possible.

2. Internal combustion engine according to claim t, characterized in that the wall lying in 7-cylinder body the valve chamber (3) and the channel (;) in the wall lying in the cylinder head merges in such a way that the cut surfaces placed perpendicular to the gas flow direction are bounded by closed curves of approximately elliptical shape.

3. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the valve chamber has the shape of a flattened sphere, similar to the shape of the earth, on the flats of which the valves (4, 00 are arranged.

4. Internal combustion engine according to claim i, characterized in that that the wall of the valve chamber lying in the cylinder head is relatively large Ceiling with a slight curvature and relatively small side walls xnit has curvatures of a greater degree.

5. internal combustion engine according to claim i, through this. marked that (las. @ uslal3-valve (q.) in the cylinder body arranged and the distance of the valve chamber roof from the cylinder head seat above the Exhaust valve is the largest, whereby the roof or the ceiling of the valve chamber (3) slopes inwards at the transition to the cylinder (a).

6. Internal combustion engine according to claim i, characterized in that between the seat surface of the cylinder head and deijerigen the cylinder cast body an insert (ir) is arranged, the inner Circumferential surface forms the extension of the concavely curved valve chamber wall.