DEP0048960DA

DEP0048960DA - Working method for internal combustion engines with inlet and outlet openings arranged on the cylinder head and internal combustion engine for carrying out the method

Info

Publication number: DEP0048960DA
Authority: DE
Inventors: Richard Ingolstadt Küchen sen.
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1951-03-01

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.In order to still achieve favorable liter outputs in internal combustion engines even in the range of very high speeds, care must be taken to improve this as far as possible, taking into account the deterioration in the filling level in the higher speed range. Due to the high acceleration forces of the valve mechanism, this type of control is limited at high speeds. In order to achieve a sufficient free valve cross-section at high speeds, very steep cam elevation curves are required. Efforts were therefore made to replace the valve with rotary slide controls. Up to now, however, it has not been possible to make these rotary valve controls reliable because of the high thermal load at the high speed, since the valve is at least against a pressure of approx. 50 atm. must seal. This error eliminates the working method and the device according to the invention.

Die Erfindung ist in Längsschnitten durch eine Verbrennungskraftmaschine beispielsweise und schematisch veranschaulicht.The invention is illustrated, for example and schematically, in longitudinal sections through an internal combustion engine.

Die Figuren zeigen die einzelnen Phasen der Bewegung des Kolbens sowie der Abschlussorgane, ferner die Ein- und Auslassöffnungen einer Viertakt-Verbrennungskraftmaschine nach der Erfindung.The figures show the individual phases of the movement of the piston and the closing elements, as well as the inlet and outlet openings of a four-stroke internal combustion engine according to the invention.

In der Zeichnung bedeuten e und a Ein- und Auslassöffnungen im Zylinderkopf, b einen Kolben, c die Pleuelstange und d die Kurbelwelle.In the drawing, e and a denote inlet and outlet openings in the cylinder head, b a piston, c the connecting rod and d the crankshaft.

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.According to the invention, additional charge is sucked in between the dead center positions of the piston and, if necessary, exhaust gases are also expelled. For this purpose, additional inlet and outlet openings e (sub) 1 and a (sub) 1 are provided in the illustrated embodiment at the bottom dead center end of the cylinder, as can be seen particularly clearly from FIG. Controlled shut-off devices are provided in these openings, in the illustrated embodiment, each rotary valve h and i, which rotate in the direction of arrow A.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt:The operation of the device is as follows:

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.Figure 1. The piston b has just passed top dead center and is moving downwards. It sucks in through the inlet valve e. Due to the high speed, however, the cylinder filling is not perfect. To increase the filling, a further intake cross-section is created at the bottom dead center through the rotary valve h as in FIG. 2 shows released. The cylinder filling must therefore be complete due to the additional release of intake cross-sections at bottom dead center.

Figur 3 zeigt den Beginn des Verdichtungshubes, wobei sowohl der untere Einlassquerschnitt wie auch das Einlassventil e geschlossen sind.FIG. 3 shows the beginning of the compression stroke, both the lower inlet cross section and the inlet valve e being closed.

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.In the position of FIG. 4, the upper compression dead center is reached and the explosion (work cycle) has started, all shut-off devices g, f, i, h are closed.

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.FIG. 5 shows the end of the working stroke, the outlet member g just beginning to open, while at the same time the piston additionally releases an outlet slot in the bottom dead center by means of the rotary slide valve i.

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.Figure 6 shows the moment when the piston b moves up again for the exhaust stroke and the outlet slits are just about to be closed when the piston goes up, while the outlet element g in the cylinder head is still fully open to allow the remaining burned gases to escape allow. Having reached top dead center, the shut-off element g closes, while the inlet element f begins to open and the whole working process starts all over again.

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.Due to the method of operation described above, it is immediately clear that the cylinder is 100% full takes place, whereby a high liter output is guaranteed even at high speed. The additional outlet element i and the inlet element h allow the outlet element g and the inlet element f to have such favorable elevation curves and thus low mass accelerations that much higher speeds can be achieved. The additional outlet element i further ensures that favorable opening and closing times of the outlet element g are achieved, and the latter is also exposed to significantly less heat. Due to the lower pressures and temperatures prevailing at bottom dead center, the use of rotary valves for shut-off devices i and h is easily possible.

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.Of course, the outlet element g and the inlet element f can be replaced by one or more rotary slide valves, just as valves can be used instead of the rotary slide valve outlet element i and the inlet element h. It is also possible that only inlet or only outlet elements can be arranged at bottom dead center. It is also possible to use one or more combined inlet and outlet rotary valves as shut-off devices i and h, whereby a substantial increase in the cross-sections is achieved. When using rotary valves for i and h, these are expediently driven at a quarter of the crankshaft speed, which is beneficial in every respect.

Das Verfahren kann gegebenenfalls so abgewandelt werden, dass nur der Vorgang des Ansaugens allein zwischen denThe method can optionally be modified so that only the process of suction between the

Totpunktlagen des Ansaughubes erfindungsgemäss erfolgt (Fig. 1 u. 2), während die übrigen Arbeitstakte, d.h. Verdichten, Arbeitstakt und Ausschub, sich in bekannter Weise vollziehen.According to the invention, dead center positions of the intake stroke take place (Fig. 1 and 2), while the other work cycles, i.e. compression, work cycle and extension, take place in a known manner.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht nur für Vergasermaschinen, sondern auch für Diesel-Verbrennungskraftmaschinen geeignet.The invention is of course not only suitable for carburetor machines, but also for diesel internal combustion engines.

Claims

1) Working method for internal combustion engines with inlet and outlet openings arranged on the cylinder head, characterized in that additional charge is sucked in through special inlets between the dead center positions of the piston and, if necessary, exhaust gases are also expelled through special outlets.

2) Method according to claim 1, characterized in that the additional charge or the additional outlet of the exhaust gases is carried out in or shortly before the bottom dead center position of the piston.

3) Device for performing the method according to claim 1 and 2, characterized in that in addition to the inlet and outlet control elements arranged in a known manner in the cylinder head, one or more inlet and outlet slots are also arranged and control elements such as rotary slides or valves are provided through which these slots are released and closed.

4) Device according to claim 3, characterized in that the additional inlet slots are arranged in or near the bottom dead center position of the piston and the control elements are designed and moved so that the inlet slots are released towards the end of the intake stroke.

5) Device according to claim 3, characterized in that the additional outlet slots are arranged in or near the bottom dead center position of the piston and the control elements are designed and moved so that the slots are released at the beginning of the exhaust stroke.

6) Device according to claim 3-5, characterized in that when using rotary valves, these are designed so that they rotate at a quarter of the crankshaft speed.