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Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselmaschine Die Erfindung bezieht
sich auf eine Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselmaschine, bei der der Gasinhalt
der Verbrennungskammer durch eine besondere Anordnung der Ventile in Drehbewegung
versetzt wird.
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Während zu diesem Zweck bisher lediglich die Einlaßventile entsprechend
angeordnet wurden, beruht die vorliegende Erfindung auf der Erkenntnis, daß die
Drehbewegung des Gasinhalts beim Auslaß ebenso wichtig, wenn nicht wichtiger, als
beim Einlaß ist, insbesondere, wenn in Verbindung hiermit die Verbrennungskammer
durch eine halbkugelförmige Wandung des Zylinderdeckels begrenzt wird und durch
entsprechende Gestaltung des Kolbens eine sich der Kugelform annähernde Gestaltung
aufweist.
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Erfindungsgemäß werden daher die Mündungen der für die Ein- und Auslaßventile
vorgesehenen Höhlungen im Zylinderdeckel so gestaltet und/oder gegenüber der Achse
und Bewegungsrichtung jedes Ventils so gerichtet, daß jeder Ventilteller bei der
Ventilöffnung einen dem größten Flächeninhalt nach nur auf einer Seite des Ventils
liegenden Durchgangsquerschnitt freigibt, und daß die von den beiden Ventilen freigegebenen
einseitigen Hauptdurchgangsquerschnitte in entgegengesetzte Richtungen mit Bezug
auf die Verbrennungskamme r achse weisen, so daß mit Hilfe der Ein- und Ausströmungsrichtung
an den Ventiltellern der Zylinderinhalt in eine Drehung versetzt wird, die sowohl
beim Auslaß als beim Einlaß in ein und derselben Richtung um die Achse umläuft.
Zweckmäßig münden die Höhlungen für die Ein- und Auslaßventile in einer Zone der
Verbrennungskammerwandung, die geneigt zur Richtung des Ventilhubes verläuft.
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Durch die Anordnung der Ventile gemäß der Erfindung wird die Drehbewegung
des Gasinhalts der Verbrennungskammer dadurch gefördert, daß der Gasrückstand, in
den die neue Ladung eintritt, bereits zufolge der besonderen Anordnung der Auslaßventile
in Drehbewegung versetzt ist. Die in den Zvlinder einströmende neue Ladung trifft
dann 'bereits auf eine im Zvlinder umlaufende Gasmasse, deren Drehbewegung daher
aufrechterhalten wird.
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Die Zeichnungen veranschaulichen zwei Bauarten des Zylinderkopfes
mit gemäß der vorliegenden Erfindung angeordneten Ventilhöhlungen.
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In den Zeichnungen zeigt Fig. i einen Atialschnitt des oberen Zylinderteils
finit dem teilweise im Aufriß dargestellten, im oberen Totpunkt befindlichen Kolben,
Fig.
2 eine Ansicht des mittleren, Teils des Zylinderkopfes der Fig. i von unten, Fig.
3 einen der Fig. i entsprechenden Teilschnitt, von der Rückseite her gesehen, Fig.
4 einen senkrechten Axialschnitt durch den Zylinderkopf in einer zur Schnittebene
der Fig. i senkrechten Ebene, und zwar mit Bezug auf Fig. i von rechts nach links
gesehen, Fig. 5 im Aufriß den Zylinderkopf der Fig. i von außen gesehen, und Fig.
6 einen der Fig. 2 entsprechenden Schnitt einer anderen Ausführungsform.
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Die gleichen Teile sind in den Zeichnungen mit den gleichen Bezugsziffern
versehen.
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Wie die Fig. i bis 5 zeigen, weist der Zylinderkopf i eine halbkugelförmige
Verbrennungskammer 2 auf. Eine entsprechende halbkugelförmige mittlere Aussparung
5 zeigt der im Zylinder 3 befindliche Kolben 4 in seinem oberen Teil. Auf diese
Weise entsteht ein fast kugelförmiger Verbrennungsraum, wenn sich der Kolben dicht
unter seinem oberen Totpunkt befindet.
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Das als Tellerventil ausgebildete Einlaßventil 6 mit der Ventilfeder
7 ruht auf einem Ventilsitz, der von der Stirnseite einer Führungshülse 22 gebildet
wird. Der Ventilsitz liegt dicht am Rande der kleineren Seite der Ventilhöhlung
8, und das Ventil bewegt sich bei seiner Öffnung in Richtung auf das Innere der
Verbrennungskammer 2.
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Die Höhlung 8 verläuft vom Einlaßventil 6 zur Verbrennungskammer und
weist eine Richtung auf, die durch den strichpunktierten Pfeil 9, io. angedeutet
ist. Die Achse der Höhlung verläuft daher, gesehen von dem am Ende des kleineren
Durchmessers der Höhlung liegenden Sitz aus, seitlich an der Achse 11, 12 der Verbrennungskammer
vorbei in einer den Pfeil enthaltenden Ebene, die bei 13 tangential an einem gedachten
Zylinder anliegt, dessen Querschnitt durch den strichpunktierten Kreis 14 der Fig.2
angegeben wird und der konzentrisch zur Verbrennungskammerachse 11, 12 ist. Wie
die Fig. 2 und 4 zeigen, liegt das Ende der Höhlung größeren Durchmessers mit der
Mündung kleineren Durchmessers nicht konzentrisch, weil die Richtung der Höhlung,
gesehen von ihrem Ende kleineren Durchmessers aus, seitlich verläuft. Ein ebenfalls
als Tellerventil ausgebildetes Auspuffventil 15 mit der Ventilfeder 16 sitzt auf
der Stirnseite einer Führungshülse 23. Dieser Ventilsitz liegt dicht am Ende kleineren
Durchmessers einer anderen Ventilhöhlung 17. Dieses Auspuffventil bewegt sich bei
der Öffnung in der Richtung auf das Innere der Verbrennungskammer 2. Die Ventilhöhlung
17 erstreckt sich vom Auspuffventil 15 aus in die Verbrennungskammer in einer Richtung,
die durch den strichpunktierten Pfeil 18, i9 der Fig.2 angedeutet wird und die,
vom Ventilsitz am Ende kleineren Durchmessers der Höhlung aus gesehen, seitlich
zur Achse 11, 12 der Verbrennungskammer in einer Ebene verläuft, die den Pfeil 18,
i9 enthält, und die bei 2o den gedachten Zylinder 14 berührt.
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Fig.2 zeigt weiter, daß die Höhlungen von den Ein- und Auslaßventilen
aus in die Verbrennungskammer in entgegengesetzter Richtung mit Bezug auf die Achse
der Verbrennungskammer verlaufen. Die Höhlung 8 ist links herum gerichtet (vgl.
Pfeil 9, io) und die Höhlung 17 ist nach rechts gerichtet (vgl. Pfeil 18, i9). Der
Umstand, daß die Höhlungen in dieser Weise mit Bezug auf die Achse der Verbrennungskammer
in entgegengesetzte Drehrichtungen weisen, hat zur Folge, daß die Einlaß-und Auspuffwirbelungen
der Gase in derselben Drehrichtung verlaufen, die durch den Pfeil 21 (Fig. 2) angegeben
wird.
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Außerdem ist ersichtlich, daß bei geöffnetem Ventil, also bei der
in den Fig. i und 2 strichpunktiert dargestellten Lage des Einlaßventils 6, der
Ventilkopf 24 exzentrisch in der Höhlung liegt und daher als Leitwand für die Gase
derart wirkt, daß deren größter Teil in der Nähe des Ventils längs derjenigen Wandung
der Höhlung geleitet wird, die vom Ventilkopf weiter entfernt ist. Auf diese Weise
wird der Gasstrom daran verhindert, eine radiale Richtung statt der tangentialen
zur Verbrennungskammer einzuschlagen.
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Bei dem anderen Ausführungsbeispiel, das in Fig. 6 dargestellt ist,
begrenzt der Zylinderkopf 26 ebenfalls halbkugelförmig die Verbrennungskammer 27.
Das sich nach innen öffnende Tellereinlaßventil 28"und daß sich ebenfalls nach innen
öffnende Tellerauslaßventi129 sind wiederum in Höhlungen 30 und- 31 angeordnet.
Die Ventile. und die Höhlungen sind zwar in Richtung aufeinander ähnlich wie gemäß
Fig. i bis 5 geneigt angeordnet, aber nicht in der Mittelebene, welche durch die
Achse der Verbrennungskammer verläuft, sondern in einer parallel zu dieser Achse
liegenden Ebene. jedes Ventil liegt koaxial in seiner Höhlung, und die Achse 32,
33 der Höhlung 30 liegt auf der einen Seite der Zylinderachse in einer Ebene, die
tangential zu einem gedachten Zylinder verläuft, dessen Querschnitt durch den Kreis
C in Fig. 6 angegeben ist; und der konzentrisch zur Verbrennungskammer liegt. Die
Achse 34. 35 der Höhlung 31 liegt in derselben Ebene.
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Die Einlaß- und Auslaßwirbel der Gase laufen beide um die Achse der
Verbrennungskammer in gleichem Drehsinne um, der durch den Pfeil 36 der Fig. 6 angegeben
ist. Die Ursache hierfür liegt darin, daß die Mündung jeder Höhlung, wie Fig. 6
zeigt, in einer Fläche. der Verbrennungskammer liegt, die zur Bewegungsrichtung
des Ventils schräg verläuft. Die Richtung des Gasstromes in die Höhlung oder aus
ihr heraus
wird daher von der gegenseitigen Lage der sclir,i,-en
Mündung und des Ventiltellers bestimmt.
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Der runde Ventilteller I des Einlaßtellerventils 28 verhindert jede
Gasströmung durch die Höhlung 30, wenn er sich auf dem Sitz befindet. Wird er aber
von seinem Sitz in Richtung auf die Verbrennungskammer abgehoben, so daß er in die
in Fig.6 dargestellte Lage gelangt, so gibt er hauptsächlich nur den Teil 37 der
Höhlungsmündung frei, da diese von einer ovalen Kurve 39 begrenzt wird, wie Fig.
6 zeigt. Der Ventilteller richtet .daher den Einlaßgasstrom von der Öffnung 37 aus
in die durch den Pfeil 36 angegebene Richtung, also mehr oder weniger rechtwinklig
zum Ventilstempel. Diese Richtung verläuft tangential um die Achse der Verbrennungskammer
rechts herum. Die Rückwand ,fo der Höhlung verhindert die Strömung in der entgegengesetzten
Drehrichtung. Wenn sich der Ventilteller E des Auslaßventils 29, der in der Zeichnung
in der Schlußstellung dargestellt ist, in Richtung auf die Verbrennungskammer hin
öffnet und in die bei 4.1 gestrichelt-dargestellte Lage gelangt, so wird dem Auspuff
hauptsächlich nur die Hälfte 4.2 der Höhlung, also die in Fig. 6 untere Hälfte,
freigegeben, so daß die Strömung in dem durch den Pfeil 4.3 dargestellten Sinne
erfolgt, also eine Drehung der Gase um die Zylinderachse zur Folge hat.