DEP0048960DA - Arbeitsverfahren für Verbrennungskraftmaschinen mit am Zylinderkopf angeordneten Ein- und Auslaßöffnungen und Verbrennungskraftmaschine zur Ausübung des Verfahrens - Google Patents

Description

Um bei Verbrennungskraftmaschinen auch im Bereich sehr hoher Drehzahlen noch günstige Literleistungen zu erzielen, muss mit Rücksicht auf den im höheren Drehzahlbereich sich verschlechternden Füllungsgrad dafür gesorgt werden, diesen nach Möglichkeit zu verbessern. Durch die hohen Beschleunigungskräfte des Ventilmechanismus ist dieser Steuerungsart bei hohen Drehzahlen eine Grenze gesetzt. Um genügend freien Ventilquerschnitt bei hohen Drehzahlen zu erzielen, sind sehr steile Nockenerhebungskurven erforderlich. Man war daher bestrebt, die Ventil durch Drehschiebersteuerungen zu ersetzen. Bis heute war es jedoch nicht möglich, diese Drehschiebersteuerungen wegen der hohen thermischen Belastung bei der hohen Drehzahl zuverlässig zu gestalten, da der Schieber doch immerhin gegen einen Druck von ca. 50 Atm. abdichten muss. Diesen Fehler beseitigt das Arbeitsverfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung.

Die Erfindung ist in Längsschnitten durch eine Verbrennungskraftmaschine beispielsweise und schematisch veranschaulicht.

Die Figuren zeigen die einzelnen Phasen der Bewegung des Kolbens sowie der Abschlussorgane, ferner die Ein- und Auslassöffnungen einer Viertakt-Verbrennungskraftmaschine nach der Erfindung.

In der Zeichnung bedeuten e und a Ein- und Auslassöffnungen im Zylinderkopf, b einen Kolben, c die Pleuelstange und d die Kurbelwelle.

Erfindungsgemäss wird zwischen den Totpunktlagen des Kolbens zusätzliche Ladung eingesaugt und es werden gegebenenfalls auch Abgase ausgestossen. Dazu sind zusätzliche Ein- bzw. Auslassöffnungen e(sub)1 bzw. a(sub)1 beim gezeichneten Ausführungsbeispiel am unteren Totpunktende des Zylinders vorgesehen, wie besonders deutlich aus Fig. 2 zu ersehen ist. In diesen Öffnungen sind gesteuerte Absperrorgane vorgesehen, beim gezeichneten Ausführungsbeispiel je Drehschieber h und i, die in Richtung des Pfeiles A umlaufen.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt:

Figur 1. Der Kolben b hat gerade den oberen Totpunkt passiert und bewegt sich abwärts. Er saugt durch das Einlassventil e an. Infolge der hohen Drehzahl ist jedoch die Zylinderfüllung nicht einwandfrei. Zur Erhöhung der Füllung wird im unteren Totpunkt ein weiterer Ansaugquerschnitt durch den Drehschieber h wie die Fig. 2 zeigt, freigegeben. Die Zylinderfüllung muss also durch die zusätzliche Freigabe von Ansaugquerschnitten im unteren Totpunkt vollständig sein.

Figur 3 zeigt den Beginn des Verdichtungshubes, wobei sowohl der untere Einlassquerschnitt wie auch das Einlassventil e geschlossen sind.

In der Stellung der Figur 4 ist der obere Kompressionstotpunkt erreicht und die Explosion (Arbeitstakt) hat begonnen, alle Absperrorgane g, f, i, h sind geschlossen.

Figur 5 zeigt das Ende des Arbeitshubes, wobei einmal das Auslassorgan g gerade zu öffnen beginnt, während gleichzeitig der Kolben zusätzlich einen Auslass-Schlitz im unteren Totpunkt vermittels des Drehschiebers i freigibt.

Figur 6 zeigt den Augenblick, wo der Kolben b sich wieder zum Auspufftakt nach oben bewegt und die Auslass-Schlitze sich beim Heraufgehen des Kolbens kurz vor dem Geschlossenwerden befinden, während das Auslassorgan g im Zylinderkopf noch voll geöffnet ist, um die restlichen verbrannten Gase entweichen zu lassen. Im oberen Totpunkt angelangt, schliesst das Absperrorgan g, während das Einlassorgan f zu öffnen beginnt und das ganze Arbeitsverfahren wieder von neuem vor sich geht.

Durch die vorstehend beschriebene Arbeitsweise ist ohne weiteres klar, dass eine 100%-ige Füllung des Zylinders erfolgt, wodurch eine hohe Literleistung auch bei hoher Drehzahl gewährleistet ist. Das zusätzliche Auslassorgan i und das Einlassorgan h gestatten, dass das Auslassorgan g und das Einlassorgan f so günstige Erhebungskurven und damit geringe Massenbeschleunigungen aufweisen können, dass wesentlich höhere Drehzahlen erreicht werden. Durch das zusätzliche Auslassorgan i wird weiter erreicht, dass günstige Öffnungs- und Schliessungszeiten des Auslassorgans g erzielt werden, auch treten wesentlich geringe Wärmebelastungen des letzteren auf. Durch die im unteren Totpunkt herrschenden niedrigeren Drücke und Temperaturen ist die Verwendung von Drehschiebern für die Absperrorgane i und h ohne weiteres möglich.

Selbstverständlich können das Auslassorgan g und das Einlassorgan f durch einen oder mehrere Drehschieber ersetzt werden, ebenso wie statt des Drehschieber-Auslassorganes i und des Einlassorganes h Ventile verwendet werden können. Weiter ist es möglich, dass im unteren Totpunkt auch nur Einlass- oder nur Auslassorgane angeordnet sein können. Auch ist es möglich, ein oder mehrere kombinierte Ein- und Auslassdrehschieber als Absperrorgane i und h zu verwenden, wodurch eine wesentliche Vergrösserung der Querschnitte erreicht wird. Bei Verwendung von Drehschiebern für i und h werden diese zweckmässig mit einem Viertel der Kurbelwellendrehzahl angetrieben, was in jeder Beziehung günstig ist.

Das Verfahren kann gegebenenfalls so abgewandelt werden, dass nur der Vorgang des Ansaugens allein zwischen den

Totpunktlagen des Ansaughubes erfindungsgemäss erfolgt (Fig. 1 u. 2), während die übrigen Arbeitstakte, d.h. Verdichten, Arbeitstakt und Ausschub, sich in bekannter Weise vollziehen.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht nur für Vergasermaschinen, sondern auch für Diesel-Verbrennungskraftmaschinen geeignet.

Claims (6)

1) Arbeitsverfahren für Verbrennungskraftmaschinen mit am Zylinderkopf angeordneten Ein- und Auslassöffnungen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Totpunktlagen des Kolbens durch besondere Einlässe zusätzliche Ladung eingesaugt und gegebenenfalls auch durch besondere Auslässe Abgase ausgestossen werden.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Ladung bzw. der zusätzliche Auslass der Abgase in oder kurz vor der unteren Totpunktlage des Kolbens vorgenommen wird.

3) Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass neben den im Zylinderkopf in bekannter Weise angeordneten Ein- und Auslass-Steuerungsorganen zusätzlich ein oder mehrere Ein- und Auslass-Schlitze angeordnet und Steuerungsorgane wie Drehschieber oder Ventile vorgesehen sind, durch welche diese Schlitze jeweils freigegeben und geschlossen werden.

4) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Einlass-Schlitze in oder nahe der unteren Totpunktlage des Kolbens angeordnet und die Steuerungsorgane so gestaltet sind sowie bewegt werden, dass die Einlass-Schlitze gegen Ende des Ansaugtaktes freigegeben werden.

5) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Auslass-Schlitze in oder nahe der unteren Totpunktlage des Kolbens angeordnet und die Steuerungsorgane so gestaltet sind sowie bewegt werden, dass die Schlitze am Anfang des Auspufftaktes freigegeben werden.

6) Vorrichtung nach Anspruch 3 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Drehschiebern diese so gestaltet sind, dass sie mit einem Viertel der Kurbelwellen-Drehzahl umlaufen.