DE854862C - Brennkraftmaschine - Google Patents

Brennkraftmaschine

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DE854862C
DE854862C DEB7910A DEB0007910A DE854862C DE 854862 C DE854862 C DE 854862C DE B7910 A DEB7910 A DE B7910A DE B0007910 A DEB0007910 A DE B0007910A DE 854862 C DE854862 C DE 854862C
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piston
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Alfred Buechi
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Description

  • Brennkraftmaschine Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine, die mit einem in bezug auf den Zylinderdurchmesser einen kleineren Durchmesser aufweisenden Brennraum, der eine Ventilöffnung mit Ventilsitz zur Begrenzung der Öffnung aufweist, versehen ist und besteht darin, daß der Brennraum zum einen Teil von einer Ausnehmung im Zylinderabschluß mit vom Ventilsitz an in Richtung desselben gegen die Kolbenctirnfläche kegelförmig divergierend verlaufender, seitlicher Wand und zum andern Teil von einer im Kolbenkopf angeordneten Vertiefung, die gegen den Zylinderabschluß hin offen ist, gebildet wird, woibei die Ausnehmung und die Vertiefung koaxial zum Ventilsitz angeordnet und mindestens annähernd mit gleichen maximalen Durchmessern ausgeführt sind. Die Brennkraftmaschine kann zwei ineinandergeführte Ventile, das eine für den Eintritt der Luft und das andere für den Austritt der Verbrennungsgase, aufweisen, und die Tiefe der Höhlung im Kolben kann so groß ausgeführt sein, daß mindestens der innere Ventilteller im geöffneten Zustand im äußeren Totpunkt des Kolbens in die Vertiefung im Kolbenboden hineinragen kann. Die kegelförmige Ausnehmung im Zylinderkopf besitzt vorteilhaft ein solches Profil und eine solche Tiefe, daß bei ganz geöffnetem Einlaßventil im Durchgang zwischen dem Ventilkörper und der kegelförmigen Wand der Durchtrittsquerschnitt zwischen dem Sitz am Ventilteller und der kegelförmigen Wand der Ausnehmung den engsten Querschnitt bildet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Vertiefung im Kolbenboden in Richtung der Zylinderachse größer ausgeführt als die Tiefe der Ausnehmung in der gleichen Richtung im Zylinderkopf. Der Kolbenkopf kann mit einer um die Vertiefung herum angeordneten ringförmigen, über der Vertiefung erhabenen Stirnfläche, die mit einer gegenüberliegenden korrespondierenden, ringförmigen Fläche am Zylinderabschluß im Axialschnitt parallel ist, versehen sein, -wobei die Ausführung beispielsweise so getroffen ist, daß die ringförmige Kolbenstirnfläche im äußeren Totpunkt des Kolbens ganz nahe an die ringförmige Fläche am Zylinderabschluß herankommt. Die zueinander parallelen ringförmigen Flächen können derart konisch ausgebildet sein, daß die diesen Flächen entsprechenden Kegelspitzen im Innern des Kolbens liegen, so daß bei der Bewegung des Kolbens gegen den äußeren Totpunkt die Luft zwischen den konischen Flächen gegen das Innere der Vertiefung im Kolbenkopf gepreßt wird. Die Ausführung der ringförmigen Flächen kann aber auch so getroffen sein, daß die diesen Flächen entsprechenden Kegelspitzen im Innern des Zylinderkopfes liegen, derart, daß bei der erwähnten Bewegung des Kolbens die Luft, welche sich zwischen den konischen Flächen befindet nach innen gegen die im Zylinderkopf befindliche Ausnehmung gepreßt wird. Bei geöffnetem äußerem Ventil ist der Durchflußquerschnitt zwischen seinem Ventilteller und der Wand der Ausnehmung z. B. mindestens gleich groß wie der Durchflußquerschnitt zwischen dem Ventil und der Sitzfläche des Ventiltellers.
  • Bei einer Ausführung mit zwei ineinandergeführten Ventilen, das eine für den Eintritt der Luft und das andere für den Austritt der Verbrennungsgase, werden die Profile und Dimensionen der Ausnehmung im Zylinderkopf und der Vertiefung im Kolbenkopf vorteilhaft so ausgeführt, daß sie im Zustand, wo die beiden Ventile während der Spülung offen sind, zusammen mit den Oberflächen der geöffneten Ventile einen im Schnitt durch die Zylinderachse U-förmig gebogenen Raum bilden, derart, daß während der Spülung die Spülluft auf sämtliche Wände, welche die Ausnehmung und die Vertiefung bilden, sowie die Ventiloberflächen, und welche während der Verbrennung den heißen Gasen ausgesetzt sind, auftrifft, dieselben kühlt und erst hernach durch die Auslaßventilöffnung entweicht. Während der Spülung kann der Durchflußweg des Spülluftstromes vom Eintritt bis zum Austritt aus der Brennkammer z. B. einen derart bemessenen Durchflußquerschnitt aufweisen, daß die Spülluft auf dem ganzen Wege durch die Verbrennungskammer mit nur allmählich veränderlicher, vorzugsweise zunehmender Geschwindigkeit hindurchfließt.
  • Die Mündung der mindestens einen Brennstoffeinspritzvorrichtung kann an der konischen Brennraumwand der Ausnehmung im Zylinderkopf angeordnet sein. Die Fassung dieser Vorrichtung kann z. B. mit dem Kühlmittel der Kühlvorrichtung des Zylinderkopfes gekühlt werden. Bei einer beispielsweisen Ausführungsform der Erfindung kann diese Brennstoffeinspritzvorrichtung in einem spitzen Winkel zur radialen Richtung gegen das Zylinderinnere hin gerichtet und zudem in Richtung des Bodens der Vertiefung im Kolbenkopf geneigt sein. Die Ausführung wird dabei vorteilhaft so vorgesehen, daß die Luft durch die Öffnung des Einlaßventils mit einem Wirbeleffekt in den Brennraum eintritt und die mindestens eine Brennstoffeinspritzung z. B. in einer von der radialen Richtung des Zylinders abweichenden Richtung erfolgt, derart, daß die einzelnen Partikel des Brennstoffes von der Wirbelung im Brennraum verteilt, zerstäubt und im heißen Luftinhalt des Brennraumes verdampft und in Gasform übergeführt werden und dabei der Brennstoff z. B. gleichmäßig um einen Kreis verteilt wird, der dem Schwerpunktkreis einer unendlichen Anzahl Segmente entspricht, die strahlenförmig von der Zylinderachse bis zur äußeren Grenze des Brennraumes verlaufen. Dabei kann eine Mehrzahl von Brennstoffeinspritzstellen regelmäßig um den Brennraum herum verteilt angeordnet sein. Die im Brennraum vorgesehenen Brennstoffeinspritzvorrichtungen können mindestens zum Teil gemeinsam von einem und demselben Zylinder der Brennstoffpumpe gespeist werden. In der konischen Brennraumwand der Ausnehmung im Zylinderkopf kann z. B. eine Anlaßluftzufuhrvorrichtung vorgesehen sein.
  • Der Erfindungsgegenstand ist an Hand der Zeichnungen an nach dem Dieselprinzip arbeitenden Brennkraftmaschinen beispielsweise dargestellt. Gleiche oder ähnliche Teile sind mit gleichen Zahlen oder Buchstaben bezeichnet.
  • Die Fig. i und 2 zeigen einen Brennraum eines Brennkraftzylinders einer Brennkraftmaschine im Vertikal- und Horizontalschnitt, einschließlich der Darstellung einer bevorzugten Brennstoffeinführung.
  • Die Fig. i stellt einen Schnitt entsprechend dem Linienzug i-i von Fig. 2 dar, und Fig. 2 zeigt zwei partielle Schnitte entsprechend den Linienzügen 11-1I und 111-11I durch Fig. i ; Die Fig. 3 bis 6 stellen Schnitte durch die Zylinderachse einer Brennkraftmaschine dar, und zwar bei verschiedenen Phasen des mit der Brennkraftmaschine durchgeführten Arbeitsprozesses; Fig.3 zeigt .den Brennraum und seine Begrenzungsteile während des Einlaßhubes und Fig.4 dieselben während des Verbrennungsvorganges im äußeren Totpunkt des Kolbens, Fig. 5 während des Auslaßhubes und Fig.6 während der Spülperiode; Fig. 7 ist ein Horizontalschnitt entsprechend dem Linienzug IV-IV, Fig. 3 und Fig.8 ein Horizontalschnitt entsprechend dem Linienzug V-V, Fig. 5 ; Fig.9 stellt einen Vertikalschnitt durch die Zylinderachse einer nach dem Erfindungsgegenstand ausgebildeten Brennkraftmaschine dar.
  • In den Fig. i und 2 zeigt i den Brennraum eines Brennkraftzylinders, wenn sein Kolben im Brenntotpunkt steht. Dieser Brennraum i (Fig. i) hat vom im Zylinderabschluß 2 liegenden Ventilsitz 3 aus eine dachartige oder kegelförmige Begrenzung 4. Dadurch wird eine im Zylinderabschluß 2 selbst liegende Ausnehmung 5 gebildet. Dieser gegenüber ist im Kolben 6 eine Vertiefung 7 angeordnet, welche einen annähernd gleichen Außendurchmesser wie die Ausnehmuilg 5 hat. Dabei wird diese Vertiefung 7 vorteilbafterweise von solchem Ausmaß in Richtung der Zylinderachse sein, daß der Teller 8 des Auslaßventils 9 bei größerer Öffnung in die Vertiefung 7 im Kolben 6 hineinragen kann (Fig. 6). Dies kann aber auch in bezug auf den Teller io des Einlaßventils i i der Fall sein. Die über die Vertiefung 7 vorstehende Kolbenstirnfläche 12 ist nach Fig. i kegelförmig mit nach oben gerichteter Spitze ausgebildet. Dieser Fläche steht eine ebenfalls kegelförmige Fläche 13 mit gleicher Neigung im Zylinderabschluß 2 in der äußeren Totpunktlage des Kolbens 6 nahe gegenüber. Bei einer solchen Ausbildung wird die zwischen den Flächen 12 und 13 befindliche Luft bei der Bewegung des Kolbens in den äußeren Totpunkt nach innen gegen die Austrittsöffnungen der Brennstoff einspritzvorrichtungen und die Ventilteller io und 8 geblasen, was insbesondere beim Verbrennungsvorgang von Vorteil ist. Die Kolbenstirnfläche 12 kann aber auch als ebene Stirnfläche, als gebogene Fläche oder als nach innen vertiefte kegelförmige Fläche ausgebildet sein, wie ersteres z. B. in Fig.9 und letzteres in Fig.6 zur Darstellung gelangt.
  • 14 ist der den Kolben umgebende Zylindermantel, welcher vom Zylinderabschluß 2 durch die Dichtungsfläche 15 getrennt ist. Der Zylinderabschluß 2 und der äußere Zylindermantel 14', eventuell auch zusammen mit dem inneren Zylindermantel 14, können aber auch aus einem Stück hergestellt werden.
  • In Fig. i sind die Ventile 9 und i i in ausgezogenen Linien in geschlossenem Zustand dargestellt. In gestrichelten Linien sind aber noch das äußere Ventil i i in geöffnetem Zustand und der sich in der entsprechenden Lage befindliche Kolben 6 eingezeichnet. Mit dieser gestrichelten Darstellung soll gezeigt «erden, daß die bei 4 kegelmantelförmig begrenzte Ausnehrnung 5 im Zvlinderabschluß 2 mit Vorteil nur so tief ausgeführt wird, daß eine stärkere Drosselung im Brennraum für die in denselben einströmende Ladeluft nur so lange andauert, als die letztere zwischen (lern Sitz des voll geöffneten Ventils i i und dem quer zur Strömung gegenüberliegenden Teil der konischen Begrenzung4 in der Zylinderabschlußausnehmung durchströmt. Eine stärkere Kontraktion der in den Brennraum einströmenden Ladeluft soll also nur bis zum Querschnitt A aber später nicht mehr stattfinden. Nach Passieren des Durchflußcluerschnittes A soll die Ladeluft einen größeren Durchflußquerschnitt haben und damit eine kleinere Strömungsgeschwindigkeit annehmen. Die Ladeluft wird durch den Eintrittskanal 25 mit seiner spiralförmig geformten Verlängerung 25' zum Einlaßventilsitz 3 geführt, Infolge der spiralförmigen Ausbildung des Kanals 25' tritt die Ladeluft mit einer zur Zylinderachse tangentialen Richtungskomponente in den Zylinderraum i ein und erzeugt dort einen starken `'Wirbel, wie dies die Pfeile andeuten. Dieser wird hauptsächlich zur Verbesserung der Brennstoffverteilung, aber auch der Spülung und der damit verbundenen Kühlung der Brennraum- und Zylinderbegrenzungen benutzt.
  • Fig.2 zeigt den Einbau von zwei Brennstoffeinspritzvorrichtungen 16, 16' in den Zylinderabschluß 2. Dieselben haben in bezug auf die Achse des Brennraumes i eine solche in horizontaler bzw. vertikaler Richtung gesehene Lage, daß der eingespritzte Brennstoff gleichmäßig dorthin gelangt, wo der entsprechende Teil der Verbrennungsluft sich im Brennraum befindet. Die Verbrennungsluft verteilt sich unter der Wirkung der Wirbelung um einen Kreis S als Zentrum herum wobei S (Fig. i) dem Schwerpunktkreis einer unendlichen Anzahl Segmente entspricht, die strahlenförmig von der Zylinderachse bis zur äußeren Grenze des Brennraumes verlaufen. Die Lage der mindestens einen Brennstoffeinspritzvorrichtung 16, 16' wird nun, im vertikalen Schnitt (Fig. i) und im Horizontalschnitt (Fig. 2) gesehen, so gerichtet, daß der eingeführte Brennstoff durch den im Brennraum erzeugten Wirbel in bezug auf Richtung und Menge mindestens annähernd gleichmäßig um den Schwerpunktkreis S herum verteilt und dabei mit der im Brennraum i vorhandenen Luftmenge gemischt wird.
  • In Fig. 3 ist das Einlaßventil i i geöffnet und das Auslaßventil9 geschlossen dargestellt. Das erstere wird mittels der Führungshülse 17 und des Federtellers 18 durch den Ventilhebel i9 unter Mitwirkung der Spiralfeder 2o betätigt. Die Betätigung des Auslaßventils 9 mit seiner langen Ventilstange 21 erfolgt hingegen durch Vermittlung des Federtellers 22 durch den Ventilhebel 23, unter Mitwirkung der Torsionsfeder 24. Man erkennt in Fig. 3 wieder den Brennraum i mit der außen bei 4 dachartig begrenzten, vom Ventilsitz 3 ausgehenden AusnehmUng 5 im Zylinderabschluß 2. Im Kolben 6 ist, der Ausnehmung 5 gegenüber, eine Vertiefung 7 angebracht. 14 ist die den Kolben umgebende Zylinderbüchse. Diese wird vom Zylinderblock 1q.' umschlossen. Für die Ableitung der Auspuffgase dienen die Kanäle 27 im Ventil ii und der Austrittskanal 26. i61 ist eine Bohrung für eine Brennstoffeinspritzvorrichtung 16 bzw. 16' entsprechend Fig. i und 2.
  • Fig..4 zeigt die gleichen Teile wie Fig.3, aber bei geschlossenem Zustand des Ladeventils i i und des Auslaßventils 9. Man sieht, daß durch die getroffene Bauart für die Verbrennung ein zentraler, relativ tiefer Brennraum i von gegenüber dem Zylinderdurchmesser verringertem äußerem Durchmesser vorhanden ist. Die konische Wandung 4 im Zylinderabschluß 2 wird entsprechend ihrem Anteil an der Gesamtoberfläche des Brennraumes nur von einem kleinen Teil der darin befindlichen Gase berührt; die Wand 28 der Vertiefung 7 im Kolben 6 steht hingegen, entsprechend ihrer größeren Oberfläche, mit einem größeren Teil der Gase im Brennraum in Berührung. Da diese Kolbenwand 28, selbst bei Kolbenkühlung, wegen des schlechteren Wärmeabflusses eines Kolbens nach außen stets schlechter gekühlt ist als der mitKühlungausgerüsteteZylinderabschlUß 2, erfolgt dort während der Verbrennung und Expansion eine kleinere Wärmeableitung nach außen, was weniger Wärmeverluste zur Folge hat. Wenn die Brennstoffeinspritzvorrichtungen 16, 16' hingegen, wie z. B. gezeichnet, im mit Wasserkühlung versehenen Zylinderabschluß 2 angeordnet sind, und zwar am freien seitlichen Wandteil, so wird dadurch eine gute Kühlung der Brennstoff einspritzvorrichtungen 16, 16' (Fig. i und 2) erreicht. Dies verbürgt ein gutes Funktionieren der delikaten Teile dieser Vorrichtung, wobei selbst bei Verwendung schwerflüchtiger, zu Verkokung neigender Brennstoffe keine Schwierigkeiten an und in den Brennstoffeinspritzvorrichtungen auftreten.
  • 29 stellt eine Öffnung, die an der konischen Wand der Ausnehmung im Zylinderabschlußtei12 in den Brennraum mündet, dar. Diese dient zur Aufnahme des Anlaßluftventils 29'. Durch dieses wird, wie bekannt, zum Anlassen der Maschine Druckluft in den Zylinderraum der Maschine geführt.
  • Fig.5 zeigt das Auspuffventilg bei seiner Öffnung mittels des Ventilhebels 23. Die Abgase treten aus dem Brennraum i durch Öffnungen 27 im Einlaßventilkörper i i in den Auspuffstutzen 26 über.
  • Fig. 6 zeigt die Stellung des Einlaßventils i i und des Auslaßventils 9 während des Spülvorganges. Bei diesem ist sowohl das Einlaßventil i i als auch das Auslaßventil 9 geöffnet. Die Spülluft tritt durch das spiralförmige Gehäuse 25, 25' ein, passiert zwischen dem Ventilsitz 3 und dem Lade- und Spülluftventil i i hindurch und strömt unter Berührung der Wand 4 zuerst in die Ausnehmung 5 im Zylinderabschluß 2 und nachher unter Berührung des Bodens 28 in die Vertiefung 7 im Kolben 6. Sie tritt dann in die Durchgangsöffnung des Auslaßventils 9 ein, um zum Austrittsstutzen 26 zu gelangen. Infolge des spiralförmigen Eintrittskanals 25' entsteht im Brennraum i eine starke Wirbelung, so daß die den Brennraum begrenzenden Wände 4, 28 sowie auch die in den Brennraum i bzw. in den Spülluftstrom hineinragenden Ein- und Auslaßventilteller io und 8 sowie die Körperteile i i und 9 der Ventile stark gekühlt werden. Die Ausbildung der Wände 4 und 28 wird nun vorteilhafterweise so getroffen und die beiden Ventile 9 und i i derart stark geöffnet, daß die Spülluft mit annähernd gleicher Geschwindigkeit durch den zu spülenden, im Querschnitt U-förmigen Raum hindurchgeblasen wird. Damit werden gegenüber einem Durchtritt mit ungleichen Geschwindigkeiten kleinere Druckverluste entstehen, und der Wirkungsgrad der Spülung und der Kühlung des Brennraumes und der Ventile wird verbessert. Diese Ausbildung wird auch vorzugsweise so getroffen, daß wenigstens in der äußeren Totpunktlage des Kolbens 6 praktisch der ganze Brennraum i von der Spülluft ausgespült wird. Dies verlangt bei dieser Kolbenlage ebenfalls ein minimales Spiel zwischen den Stirnwänden 12 und 13 und einen minimalen Abstand zwischen dem Aüslaßventilteller 8 und dem gegenüberliegenden Teil der Kolbenwand 28 während mindestens eines Teiles der Spülperiode.
  • In Fig. 6 hat die gegenüber der Vertiefung 7 im Kolben erhöhte Kolbenstirnwand 12" eine nach innen geneigte Kegelform, welcher eine gleich gerichtete Fläche 13" im Zylinderabschluß 2 in der äußeren Totpunktlage nahe gegenübersteht. Dadurch wird erreicht, daß die in der Nähe des Kolbentotpunktes zwischen den Flächen 12" und 13" befindliche Luft gegen den Boden 28 der Kolbenvertiefung gepreßt wird.
  • In Fig. 7 sieht man den Eintrittskanal 25 zum Einlaßventil, welcher eine spiralförmige Fortsetzung 25' besitzt, durch .welche das Druckmittel mit einer tangentialen Bewegungskomponente und gleichmäßig über den Sitz 3 des Einlaßventils i i geführt wird.
  • In Fig.8 ersieht man den Austrittskanal 26 für die Abgase der Maschine. Diese treten durch Öffnungen 27 im Einlaßventilkörper 17 nach Austritt aus dem Brennraum 1 in den Austrittskanal über.
  • Fig. 9 zeigt die besonders ausgebildeten Teile des Erfindungsgegenstandes im Zusammenbau mit den übrigen Teilen einer Brennkraftmaschine. Wir erkennen den Kolben 6 mit seiner Vertiefung 7 und den Zylinderabschluß 2 mit seiner kegelförmigen Ausnehmung 5 und die sich anschließende, hier ebene Fläche 13', weiche der gleichgeformten Stirnfläche 12' am Kolben 6 gegenübersteht. i i ist das Einlaß- und 9 das Auslaßventil, welche sich ineinander bewegen. 25 ist der Eintrittskanal für die Ladung und 26 der Austrittskanal für die Abgase der Maschine. Das Einlaßventil i i wird mit dem Steuerhebel i9 und das Auslaßventil 9 mit dem Steuerhebel 23 geöffnet. Das Schließen dieser Ventile erfolgt durch die Feder 20 bzw. die Feder 24 unter Vermittlung der Federteller 18 und 22. Die Betätigung des Ladeventils i i erfolgt durch den Nocken 3o und diejenige des Auslaßventils durch den Nocken 31. Diese Nocken bewegen hintereinanderliegende Steuerhebel 32, welche ihrerseits die durch die Nocken 30, 31 ausgelöste Bewegung mittels der Stangen 33 auf die Ventilhebel i9 und 23 übertragen. 34 ist das Zuleitungsrohr für die Ladung und 35 das Ableitungsrohr für die Abgase der Maschine. Der Brennstoff wird dein Brennraum i durch die Brennstoffpumpe 36 und die Leitungen 37, 38 und 39 den Brennstoffventilen 16 und 16' zugeführt. Im gegebenen Beispiel fördert die gleiche Pumpe 36 gleichzeitig sowohl nach 16 durch die Leitung 39 als auch durch eine Zweigleitung 38 nach 16'. Es könnte aber auch für jede Brennstoffeinspritzvorrichtung 16, 16' eine besondere Pumpe mit separater Zuleitung angeordnet sein.
  • Die übrigen Teile der Brennkraftmaschine sind aus der Figur deutlich ersichtlich und verständlich. Es wird deshalb von einer näheren Beschreibung derselben abgesehen, da sie mit dem Erfindungsgegenstand an sich nichts zu tun haben.
  • Bei einer Ausbildung nach dem Erfindungsgegenstand ergibt sich auch bei einem kleinen Verdichtungsraum, wie er bei Dieselmotoren vorkommt, ein Brennraum von verhältnismäßig großer Tiefe und kleinerem Außendurchmesser als bei bekannten Brennkraftmaschinen. Es ergibt sich eine für die Verbrennung günstige Form des Brennraumes mit verhältnismäßig kleiner Oberfläche. Weil der größere Teil des Brennraumes im äußeren Verbrennungstotpunkt durch die Vertiefung im Kolben gebildet wird, ergeben sich kleinere Wärmeverluste, als wenn der Brennraum in größerem Maße durch den gekühlten Zylinderabschluß abgeschlossen wird. Dies ist auch bei Dieselmotoren besonders vorteilhaft. Gleichwohl ist aber eine günstige Anordnung der Brennstoffeinspritzvorrichtungen im gekühlten konisch begrenzten Zylinderabschluß möglich. Im vorgesehenen Brennraum ist insbesondere bei Anwendung einer hierzu zentralen Wirbelung des eintretenden Druckmittels eine zweckmäßige Brennstoffverteilung bei allen Belastungen der Brennkraftmaschine gewährleistet. Es kann ein großer Hub bei den Ein- und Auslaßventilen zur Anwendung gelangen. Dies wirkt sich sowohl beim Einlaß- wie beim Auslaßhub in bezug auf die Füllung sowie Entleerung und auch während der Spülperiode der Brennkraftmaschine für die Spülung und Kühlung günstig aus. Ungünstig wirkende Ausschnitte im Kolbenboden und der Zylinderwand zur Ermöglichung großer Öffnung der Ein- und Auslaßventile, ingbesondere während der Spülperiode, wie bei bisherigen Brennkraftmaschinen notwendig, fallen ganz außer Betracht. Durch die gegenüber dem vertieften Kolbenboden erhabene Kolbenstirnwand wird eine zusätzliche Wirbelung im Brennraum erreicht. Der Erfindungsgegenstand kann auch bei Explosionsbrennkraftmaschinen Anwendung finden. Dort können dann vorteilhafterweise die Zündkerzen in der dachförmigen oder konischen Wanda des Zylinderabschlusses a in den Zylinderraum i einmünden. Die an Hand der Zeichnungen beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen sich auf Viertaktbrennkraftmaschinen. Der neue Brennraum ist jedoch für Zweitaktbrennkraftmaschinen mit einem Einlaßventil im Zylinderabschluß und Schlitzen in der Zylinderwand für die Abgase ebenfalls ver-%vendbar.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Brennkraftmaschine, die mit einem in bezug auf den Zylinderdurchmesser einen kleineren Durchmesser aufweisenden Brennraum, der eine Ventilöffnung mit Ventilsitz zur Begrenzung der Öffnung aufweist, versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum zum einen Teil von einer Ausnehmung im Zylinderabschluß mit vom Ventilsitz an in Richtung desselben gegen die Kolbenstirnfläche kegelförmig divergierend verlaufender, seitlicher Wand und zum andern Teil von einer im Kolbenkopf angeordneten Vertiefung, die gegen den Zylinderabschluß hin offen ist, gebildet wird, wobei die Ausnehmung und die Vertiefung koaxial zum Ventilsitz angeordnet und mindestens annähernd mit gleichen maximalen Durchmessern ausgeführt sind. z. Brennkraftmaschine nach Anspruch i mit zwei ineinandergeführten Ventilen, das eine für den Eintritt der Luft und das andere für den Austritt der Brenngase. dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Höhlung im Kolben so groß ausgeführt ist, daß mindestens der innere Ventilteller im geöffneten Zustand im äußeren Totpunkt des Kolbens so in die Vertiefung im Kolbenboden hineinragt, daß nur noch ein minimaler Spielraum zwischen Ventilteller und Kolbenboden vorhanden ist. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelförmige Ausnehmung im Zylinderkopf mit einem solchen Profil und einer solchen Tiefe ausgeführt ist, daß bei ganz geöffnetem Einlaßventil im Durchgang zwischen dem Ventilkörper und der kegelförmigen Wand der senkrechte Durchtrittsquerschnitt zwischen dem Sitz am Ventilteller und der kegelförmigen Wand der Ausnehmung den engsten Durchtrittsquerschnitt bildet. :4. Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung im Kolbenboden in Richtung der Zylinderachse größer ausgeführt wird als die Tiefe der Ausnehmung in der gleichen Richtung im Zylinderkopf. 5. Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenkopf mit einer um die Vertiefung herum angeordneten ringförmigen, über der Vertiefung erhabenen Stirnfläche ausgeführt wird, die mit der gegenüberliegenden korrespondierenden ringförmigen Stirnfläche am Zylinderabschluß im Axialschnitt parallel ist, und die Ausführung so getroffen ist, daß die ringförmige Kolbenstirnfläche im äußeren Totpunkt des Kolbens ganz nahe an die ringförmige Stirnfläche am Zylinderabschluß herankommt. 6. Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenkopf über seiner Vertiefung mit einer erhabenen konischen und ringförmigen Stirnfläche versehen ist und eine gleichgerichtete, dazu korrespondierende Kegelstirnfläche am Zylinderabschluß vorgesehen ist und die Ausführung so getroffen ist, daß die den beiden Stirnflächen entsprechenden Kegelspitzen im Innern des Kolbens derart liegen, daß bei der Bewegung des Kolbens gegen den äußeren Totpunkt die Luft zwischen den genannten Flächen gegen das Innere der Vertiefung im Kolbenkopf gepreßt wird. 7. Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenkopf über der Vertiefung mit einer erhabenen konischen und ringförmigen Stirnfläche versehen ist und ,eine gleiche, dazu korrespondierende Stirnfläche am Zylinderabschluß vorgesehen ist und die Ausführung so getroffen ist, daß die diesen Stirnflächen entsprechenden Kegelspitzen im Innern des Zylinderkopfes liegen, derart, daß bei der Bewegung des Kolbens gegen seinen äußeren Totpunkt die Luft, welche sich zwischen den konischen Stirnflächen des Kolbens und des Zylinderkopfes befindet, nach innen gegen die im Zylinderkopf befindliche Vertiefung gepreßt wird. R. Brennkraftmaschine nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile und Dimensionen der Ausnehmung im Zylinderkopf und der Vertiefung im Kolbenkopf so ausgeführt sind, daß sie im Zustand, wo die beiden Ventile während der Spülung offen sind, zusammen mit den Oberflächen der geöffneten Ventile einen im Schnitt durch die Zylinderachse U-förmig gebogenen Raum bilden. g. Brennkraftmaschine nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile und Dimensionen derAusnehmung der Vertiefung und der Ventile gegeneinander derart ausgeführt sind, daß im Zustand, wo die beiden Ventile während der Spülung offen sind, der Spülluftstrom vom Eintritt bis zum Austritt der Brennkammer mit nur allmählich veränderlicher, vorzugsweise zunehmender Geschwindigkeit hindurchfließt. io. Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung im Zylinderkopf so geformt und dimensioniert ist, daß dadurch beim geöffneten Ventil der Durchflußquerschnitt zwischen seinem Ventilteller und der Wand der Ausnehmung mindestens gleich groß ist wie der Durchflußquerschnitt zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz. i i. Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurc!h gekennzeichnet, daß .die Mündung der mindestens einen Brennstoffeinspritzvorrichtung an der konischen Brennraumwand der Ausnehmung im Zylinderkopf angeordnet ist. 12. Brennkraftmaschirre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Brennstoffeinspritzvorrichtung in der konischen Brennraumwand der Ausnehmung im Zylinderkopf angeordnet und deren Fassung so ausgeführt ist, daß sie mit dem Kühlmittel der Kühlvorrichtung des Zylinderkopfes gekühlt wird. 13. Brennkraftmaschine nach Anspruch i, in der die Ladeluft durch einen spiralförmigen Kanal mit Wirbelwirkung der Brennkammer zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Brennstoffeinspritzdüse durch die kegelmantelförmige Wand der Ausnehmung derart in den Brennraum einmündet und so gerichtet ist, daß der eingespritzte Brennstoff seitlich der Zylinderachse und tangential zur Richtung der Wirbelbewegung in den Brennraum gelangt, wobei die Brennstoffteilchen in der Verbrennungsluft zerstäubt, verdampft und in Gasform übergeführt werden und im Brennraum eine gleichmäßige Verteilung der Gas-Luft-Mischung erzeugt wird. 14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine ?Mehrzahl von Brennstoffeinspritzstellen regelmäßig um den Brennraum herum verteilt angeordnet ist. 15. Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Brennstoffeinspritzvorrichtungen vorgesehen sind, die mindestens zum Teil gemeinsam von einem und demselben Zylinder der Brennstoffpumpe gespeist werden. 16. Brennkraftmaschine nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Anlaßluftzufuhrvorrichtung in der konischen Brennraumwand der Ausnehmung im Zylinderkopf vorgesehen ist.
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WO1988001683A1 (en) * 1986-08-29 1988-03-10 Elsbett L Fuel injection for direct-injection diesel engine

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US4858579A (en) * 1986-08-29 1989-08-22 Elsbett L Fuel-injection for direct-injection diesel engine

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