DEP0045186DA - Brennkraftmaschine mit seitlichem als Ventilkammer dienenden Verdichtungsraum - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit im Zylinderkopf angeordnetem, seitlich über den Zylinderumfang heraustretenden und als Ventilkammer - insbesondere für von unten gesteuerte Ventile - dienendem Verdichtungsraum.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass die den seitlichen Verdichtungsraum begrenzende obere Wandung sich im wesentlichen tangential an die den Zylinderraum begrenzende, schräg zur Zylinderachse nach aufwärts verlaufende obere Wandung anschliesst und der Kolben einen der oberen Begrenzungswandung des Zylinderraumes entsprechenden Kolbenboden besitzt, welcher im oberen Totpunkt bis nahe an diese Begrenzungswandung herantritt. Hierdurch wird erreicht, dass der in der Nähe des oberen Kolbentotpunktes im Verdichtungsraum erzeugte, aus dem Spalt zwischen Kolbenboden und Zylinder-Begrenzungswandung austretende Quetschwirbel mit dem während des Verdichtungshubes durch Überströmen der Luft aus dem Zylinderraum in den Verdichtungsraum erzeugten Verdichtungswirbel gleichgerichtet ist und möglichst ohne Störung desselben verläuft. Zweckmässig besitzt der Kolben auf der dem Verdichtungsraum zugekehrten Seite eine Einbuchtung, welche den Verdichtungsraum zu einer möglichst ungestörten Wirbelform ergänzt.

Bei den bisher bekannten Maschinen mit im Zylinderkopf angeordnetem, seitlich über den Zylinderumfang hinaustretendem und als Ventilkammer dienendem Verdichtungsraum ist die obere Begrenzungswandung des letzteren mehr oder minder scharf gegen die obere Begrenzungswandung des Zylinderraumes abgesetzt, so dass der in der Nähe des oberen Kolbentotpunktes durch die Verdrängerwirkung des Kolbens im Verdichtungsraum erzeugte Quetschwirbel dem während des Hauptteiles des Verdichtungshubes im Verdichtungsraum entstehenden Verdichtungswirbel entgegengerichtet ist oder diesen durch Quereinströmen mehr oder weniger stört. Diese Störung wirkt sich in einem verhältnismässig harten Gang der Maschine aus. Gleichzeitig sind die Überströmquerschnitte zwischen Zylinderraum und Verdichtungsraum verhältnismässig ungünstig, so dass nur relativ geringe Kompressionsverhältnisse gewählt werden können.

Die Erfindung bezweckt demgegenüber eine Maschine, welche diese Nachteile der bisherigen Maschinen vermeidet. Infolge der Gleichrichtungen von Verdichtungswirbel (während des Hauptteiles des Verdichtungshubes) und von Quetschwirbel (in der Nähe des oberen Kolbentotpunktes) bleibt die Wirbelbewegung im Verdichtungsraum während des ganzen Verdichtungshubes ungestört; die zu Anfang des Verdichtungshubes eingeleitete Wirbelbewegung wird vielmehr durch den Quetschwirbel in vorteilhafter Weise verstärkt. Die Maschine erhält einen weicheren Gang und ihr Wirkungsgrad wird verbessert.

Gleichzeitig wird der Vorteil erreicht, dass die Überströmquerschnitte zwischen Zylinderraum und Verdichtungsraum grösser als bei den Maschinen mit den bisher üblichen Zylinderkopfformen sind. Infolgedessen kann auch das Kompressionsverhältnis gegenüber diesen Maschinen erheblich gesteigert werden, was eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades zur Folge hat.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt

Abb. 1 einen Längsschnitt durch den Zylinder und eines der Ventile während eines ersten Teiles des Verdichtungshubes,

Abb. 2 einen entsprechenden Längsschnitt bei im oberen Totpunkt stehendem Kolben und

Abb. 3 einen Grundriss der Maschine nach Abb. 1 und 2.

Im Zylinder a gleitet de Kolben b. Einlass- und Auslassventil c bzw. d werden von unten gesteuert und öffnen in den als Ventilkammer dienenden Verdichtungsraum e.

Letzterer ist im Zylinderkopf angeordnet und tritt zur Aufnahme der Ventile taschenförmig seitlich über den Zylinderumfang hinaus.

Erfindungsgemäss schliesst sich nun die Oberwandung f des Verdichtungsraumes ohne Einbuchtung tangential an die obere schräge Abschlusswandung g des Zylidnerraumes an. Der Kolben besitzt einen dieser Abschlusswandung entsprechend gestalteten schräg verlaufenden Kolbenboden h, derart, dass derselbe im oberen Kolbentotpunkt (Abb. 2) bis dicht an die Abschlusswandung g herantritt, so dass die zwischen h und g eingeschlossene Luft nahezu vollständig in den Verdichtungsraum bzw. die Ventilkammer e verdrängt wird. Auf der dem Verdichtungsraum zugewandten Seite weist der Kolben eine im Grundriss geradlinig oder gebogen verlaufende Ausbuchtung i auf, welche im oberen Totpunkt dem Verdichtungsraum eine möglichst ungestörte Wirbelform verleiht.

Während des grössten Teiles des Verdichtungshubes strömt die verdichtete Luft (bzw. das verdichtete Gemisch) in Pfeilrichtung aus dem Zylinderraum in den Verdichtungsraum e über, wo sie den in Abb. 1 dargestellten Wirbel x(sub)1 bildet. Diese Luftbewegung bleibt bis zum Ende des Verdichtungshubes erhalten und wird in der Nähe des oberen

Kolbentotpunktes ohne Änderung der Wirbelrichtung durch den aus dem engen Spalt zwischen Kolbenboden h und Zylinderbegrenzungswandung g tangential in den Verdichtungsraum e austretenden kräftigen Quetschwirbel x(sub)2 (Abb. 2) fortgesetzt und verstärkt. Die Führung der Luft (bzw. des Gemisches) zwischen Zylinderraum und Verdichtungsraum erfolgt ohne Umlenkung und in möglichster Anpassung an den Strömungsverlauf, so dass sich die Wirbel in besonders wirksamer Weise ausbilden können. Gleichzeitig ergibt sich ein grosser offener Überströmquerschnitt zwischen beiden Räumen, welcher ein praktisch drosselfreies, verlustloses Überströmen der Luft bzw. des Gemisches aus der Ventilkammer in den Zylinderraum ermöglicht und dadurch einen hohen Füllungsgrad der Maschine sicherstellt. Das Kompressionsverhältnis kann daher verhältnismässig hoch gewählt werden.

Die Maschine ist für Vergaser- oder Einspritzbetrieb oder für beliebige andere Betriebsarten sowie für alle Verwendungszwecke, z.B. auch für hochtourige Fahrzeugmaschinen, verwendbar.

Claims (2)

1.) Brennkraftmaschine mit im Zylinderkopf angeordnetem, seitlich über den Zylinderumfang heraustretendem und als Ventilkammer - insbesondere für von unten gesteuerte Ventile - dienendem Verdichtungsraum, dadurch gekennzeichnet, dass die den seitlichen Verdichtungsraum begrenzende obere Wandung sich tangential an die den Zylinderraum begrenzende, schräg zur Zylinderachse nach aufwärts verlaufende obere Wandung anschliesst und der Kolben einen der oberen Begrenzungswandung des Zylinderraumes entsprechenden Kolbenboden besitzt und im oberen Totpunkt bis nahe an diese Begrenzungswandung herantritt, derart, dass der in der Nähe des oberen Kolbentotpunktes im Verdichtungsraum erzeugte, aus dem Spalt zwischen Kolbenboden und Zylinder-Begrenzungswandung austretende Quetschwirbel mit dem während des Verdichtungshubes durch Überströmen der Luft aus dem Zylinderraum in den Verdichtungsraum erzeugten Verdichtungswirbel gleichgerichtet ist und möglichst ohne Störung desselben verläuft.

2.) Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben auf der dem Verdichtungsraum zugekehrten Seite eine Einbuchtung besitzt, welche den Verdichtungsraum zu einer möglichst ungestörten Wirbelform ergänzt.