DE2331706A1 - Mit kontinuierlicher verbrennung arbeitende hubkolben-brennkraftmaschine - Google Patents

Description

VOLKSWAGEHV/EEK Aktiengesellschaft

31SO Volfsburg
Unsere Zeichen: K 1519
1702-Pt/We/Ti

6. 73

Kit kontinuierlicher Verbrennung arbeitende Hubkolben-Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit kontinuierlicher Verbrennung arbeitende Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einer Brennkammer, die durch Überströmkanäle zur Zu- und Abführung des gasförmigen Arbeitsmediums mit den Zylindern der Brennkraftmaschine verbunden ist.

Eine derartige Maschine ist beispielsweise aus der US-PS 3>577»729 bekannt. Dort wird der gesamte im 4-Takt ablaufende Arbeitsprozeß in jeweils zwei verschiedenen Zylindern durchgeführt, wobei in dem einen Zylinder die Frischluft angesaugt, verdichtet und gegen Ende des Verdichtungstaktes in die Brennkammer übtrgeschoben wird, während in dem anderen Zylinder eine im Bereich des oberen Totpunktes aus der Brennkammer zugeführte, hoch verdichtete und hoch erhitzte Abgasinenge unxer

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Arbeit si ei siting expandiert und in einem anschließenden Takt ausgesohoben wird.

33er Vorteil dieses bekannten Arbeitsverfahrens besteht darin, daß der der verdichteten Luft in der Brennkammer zugeführte Brennstoff xn einer kontinuierlichen Verbrennung bei stehender Flamme vollständig verbrannt werden kann, so daß der Anteil an Schadstoffen in den aus der Brennkraftmaschine austretenden Abgasen verhältnismäßig niedrig ist. Dadurch eignet sich dieses Verfahren insbesondere für die Verwendung in Kraftfahrzeugen, bei denen aus Gründen der Reinhaltung der Luft immer höhere Anforderungen an die Schadstofffreiheit der Abgase gestellt werden* Diese Forderungen können nämlich bei den herkömmlichen Fahrzeugmotoren mit ihrer diskontinuierlichen Verbrennung nur schwer und mit großem Aufwand erreicht werden.

Sun hat sich jedoch gezeigt, daß der Wirkungsgrad dieser bekannten, mit kontinuierlicher Verbrennung arbeitenden Brennkraftmaschinen wesentlich von dem Wärmeverlust abhängig ist, der in den Überströmkanal en zwischen der Brennkammer und den Zylindern der Brennkraftmaschine auftritt. Wenn mit dieser Maschine eine den herkömmlichen Brennkraftmaschinen vergleichbare Leistung erzielt werden soll, dann ergibt sich als notwendige Forderung, daß.diese tJberströmkanäle so kurz wie nur irgend möglich ausgeführt werden müssen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun darin gesehen, eine zur Durchführung des obengenannten Arbeitsprozesses mit kontinuierlicher Verbrennung geeignete Hubkolben-Brennkraft maschine zu schaffen, die die Voraussetzungen für einen traten Wirkungsgrad schafft.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung bei einer Hubkolben-Brennkraftmaschine der eingangs genannter. Bauart

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daß jedem Zylinder ein stufenförmig ausgebildeter Kolben zugeordnet ißt, der alt einer ersten Kolbenstirnfläche einen Koinpreßsionsraum und mit einer zweiten Kolbenstirnfläche eiien Expansionsraum begrenzt. Die gemäß der Erfindung vorgesehene stufenförmige Ausbildung des Hubkolbene ermöglicht es, trotz Aufrechterhaltung der Trennung von Kompressions- und Expansionsraum beide Arbeitsräume in einem Zylinder unterzubringen. Auf diese Weise kann, beispielsweise um die in den Überströmkanälen auftretenden StrömungBVerluste auszugleichen, durch entsprechende Bemessung der Kolbenstirnflächen das Volumen des Kompressionsraums größer als das des Expansionsraums gewählt werden. Diese unterschiedliche Größe der Arbeitsräume würde dann im Gegensatz zu der bekannten Ausführung keine Veränderung der Massenverhältnisse des Hubkolbentriebwerks bewirken.

Um den hohen Temperaturen im Bereich des Expansionsraumes standhalten zu können, ist es zweckmäßig, wenn der Kolben zumindest in diesem Bereich an seinem Innenmantel gekühlt wird. Dies kann dadurch erfolgen, daß der Innenmantel des Kolbens ir.it einem Kühlmittel besprühbar ist, wobei als Kühlmittel Drucköl vorgesehen sein kann, das aus Düsenöffnungen an dem der Kurbelwelle abgewandten Ende der Pleuelstange ausströmt .

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung soll die Brennkammer seitlich neben den Zylindern im Bereich zwischen dem KompresBZ-ons- und dem Expansionsraum angeordnet sein. Diese Anordnung führt zu sehr kurzen Überströmkanälen zwischen der Brennkammer und den Arbeitsräumen, so daß die Wärmeverluste in den Kanälen verhältnismäßig klein bleiben. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsfona der Erfindung weist die Brennkammer ein rota^ionssymmetrisches, eiförmig ausgebildetes Gehäuse auf, an «..essen unterem, im Querschnitt größeren Ende eine

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von einer topfförmigen, offenen G-ehäuseschale "begreustu Zündkammer :.ait einer Brennstoffzufuhr- und einer Zündvorrichtung vorgesehen ist. Dabei kann die topiförmige Gehäuseschale, um eine innige und gute Vermischung cer zugeführten komprimierten Luft mit dem eingespritzten Brennstoff zu erreichen, an ihrem Umfang Durchbruche zum im wesentlichen tangential gerichteten Eintritt der Luft in die Zündkamer aufweisen. Schließlich soll sur Aufrechterhaltung einer stehenden Flamme an dem offenen Ende der topfförmigen Gehäuseschale ein flammhaltender Blecheinsatz angeordnet sein.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß Mittel zur Steuerung des Gaswechsels zwischen dem Kompressionsraum und der Brennkammer vorgesehen sind. Dazu kann in dem Überströmkanal zwischen dem Kompressionsraum und der Brennkammer ein zwischen einer Sitzfläche und einem Anschlag frei bewegliches Tellerventil angeordnet sein, das im Bereich des oberen Totpunktes des Kolbens vom Kompressionsdruck entgegen dem Brennkammerdruck geöffnet wird. TJm zu verhindern, daß dieses Ventil bei seiner druckgesteuerten Betätigung allzu starke Geräusche entwickelt und unzulässig hohe Belastungen erfährt, soll es gemäß einem weiteren Vorschlag beidseitig stoßdämpfend geführt sein. Dazu kann das Tellerventil kompressionsraumseitig mit einem zentralen Ventilschaft am Zylindergehäuse in einer Sacklochbohrung gehalten sein, die in der Offenstellung des Ventils über eine Querbohrung mit dem Kompressionsraum verbunden ist. Auf der anderen Seite, also brennkammerseitig, soll das Tellerventil von einem an dem Anschlag befestigten Stempel gehalten sein, der in eine am Ventilteller angebrachte Sacklochbohrung eindringt. Diese Konstruktion, bei der auf beiden Seiten des Tellerventils in Sacklochbohrungen eindringende kolbenartige Elemente vorgesehen sind, bewirkt, daß durch eine Verdichtung

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des in der Säcklochbohrung eingeschlossenen GasvolumenB die Aufschlaggeschwindigkeit verzögert und der Aufschlag selbst gedämpft wird.

Anstelle des in dem Überströmkanal angeordneten, frei beweglichen Ventils kann die Gasweohselsteuerung auch durch andere Maßnahmen erreicht werden. So kann gemäß einem anderen Vorschlag der Erfindung an dem Kolben ein über Verbindungsbohrungen mit dem Kompressionsraum verbundener, ringförmiger Überströmraum vorgesehen sein, dessen zum Kolbenmantel geführte Austrittsöffnungen im Bereich des oberen Totpunktes des Kolbens mit dem im Zylinder angeordneten Überströmkanal zur Brennkammer korrespondieren. Hier erfolgt der Gaswechsel also durch eine Schlitzsteuerung. Damit nun aber verhindert wird, daß eine wesentliche Rückströmung von Gas aus der Brennkammer in den Kompressionsraum auftritt, sollen erfindungBgemäß Mittel zur Vergrößerung des Strömungswiderstandes für diese Bückströmung vorgesehen sein. Dazu wird vorgeschlagen, daß der Überströmkanal sich in Richtung zur Brennkammer diffusorartig erweitert und daß die Begrenzungswände des Überströmraums in der Weise ausgebildet sind, daß rückströmendes Gas verwirbelt wird. Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn an der die Verbindungsbohrungen zu dem Kompressionsraum aufweisenden Begrenzungswand des Überströmraums der Rückströmung entgegengerichtete Vorsprünge vorgesehen sind. Diese Vorsprünge wirken als Abreißkanten, die ein Abreißen der Rückströmung unter Wirbelbildung bewirken und so verhindern, daß sich ein direkter unbehinderter Strömungsweg von der Brennkammer durch den Überströmkanal und den Überströmraum in den Kompressioneraum ausbildet.

Weitere Vorteile und die wesentlichen Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung enthalten, die die in der Zeiehnur-g gezeigten Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellungsweise

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Figur 1 einer: Längsschnitt durch einen Zylinder und die Brennkammer einer mit kontinuierlicher Verbrennung arbeitenden Hubkolben-Brennkraftmaschine und

Figur 2 einen Längsschnitt durch Kolben und Zylinder einer anderen Ausführungsforin, bei der die über strömung aus dem Kompressionsraum in die Brennkammer achlitzgestauert ist.

In der Figur 1 ist mit 1 der Zylinder einer im 2-Takt-Verfahren arbeitenden Hubkolben-Brennkraftmaschine gezeichnet, in dem ein Kolben 2 gleitet. Der Kolben 2 ist stufenförmig ausgebildet und weist eine erste, kreisringförmige Stirnfläche 3 auf, die gegenüber einem Absatz 4 im Zylinder 1 einen als Kompressionsraum wirkenden Arbeitsraum 5 einschließt. Die zweite. Stirnfläche 6 des Kolbens 2 begrenzt gegenüber einem Zylinderkopf 7 einen zweiten Arbeitsraum 8 mit veränderlichem Volumen, der als Expansionsraum dient.

In der Zeichnung ist nur einer von vielen, vorzugsweise in V-Form angeordneten Zylindern gezeigt. Dabei weisen die einzelnen Zylinder dieser mehrzylindrigen Brennkraftmaschine den gleichen Aufbau auf. Die den Zylindern zugeordneten Kolben sind über in Kolben angelenkte Pleuelstangen 9 mit einer gemeinsamen, hier nicht dargestellten Kurbelwelle verbunden.

Im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbenhubes gibt die als Kompressionskolben wirkende ringförmige Kolbenstirnfläche 3 eine Einlaßöffnung 12 frei, durch die Frischluft aus einem Ansaugkanal 10 angesaugt wird. In dem Ansaugkanal sind beispielsweise als Drosselklappen 11 ausgebildete Luftzumeßeinrichtungen angeordnet.

Der Kompresßionsraum 5 kann über einen Überströmkanal 13 mit einer seitl-.cn neben dem Zylinder 1 angeordneten, für alle

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Zylinder der Brennkraftmaschine gemeinsamen Brennkammer 14 verbunden werden. Die Brennkammer I4 weist ein rotationssymmetrisches, etwa eiförmig ausgebildetes Gehäuse 15 auf. Das Gehäuse '5 ist doppelwandig ausgeführt und weist einen Kühlflüssigkeitsmantel 16 auf, der mit dem Kühlflüssigkeitsmantel 17 des Zylinders sowie mit dem nicht" näher bezeichneten Flüssigkeitsmantel des Tentilkopfes 7 in Verbindung steht. Über einen Überströmkanal 18 kann die Brennkammer 14 mit der Expansionskammer δ verbunden werden.

Zur Steuerung des Gaswechsels zwischen dem Kompressionsraum 5» der Brennkammer I4 und dem Expansionsraum 8 dient ein in dem Überströmkanal 15 angeordnetes, frei beweglich geführtes Tellerventil 19 sowie ein am Ende des Überströmkanals 18 vor der Expansionskammer angeordnetes Heißgasventil 20. Kit 21 ist ein in den Expansionsraum 8 hineinreichendes Auslaßventil bezeichnet, das den Auspuff der expandierten Gase über einen Auslaßkanal 22 steuert.

Während nun das Heißgasventil 20 und das Auslaßventil 21 in der von herkömmlichen Motoren bekannten Weise gesteuert werden - ggf. ist es vorteilhaft, wenn zumindest das Heißgasventil 20 zwangsgesteuert ist, wozu das beispielsweise als Hohlkolben mit einer Kühlmittelfüllung ausgebildete Ventil an seinem äußeren Ende eine Kulisse 55 zum Eingriff eines gabelförmigen DoppelSchwinghebels für die Zwangssteuerung aufweist - vird das in dem Überströmkanal 15 angeordnete Tellerventil 19 allein durch den sich beim Hub des Stufenkolbens 2 ergebenden Druckunterschied zwischem dem Korn-, pressionsravjE 5 und der Brennkammer I4 betätigt. Solange nämlich der Druck in der Brennkammer 14 größer als im KompresBionsraxün 5 ist, steht das Tellerventil 19 in der in der Zeichnung gezeigten Position, in der es den Überströmkanal absperrend auf seiner Sitzfläche aufliegt. Wird dagegen der

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Druck in de:a Koapreseionsraum 5 größer, danr. öffnet άώ.ώ Tellerventil 19, wobei es an einem flüseigkeitE^akü-il^eiij den Überströmkanal 13 durchziehenden Steg 2b zur Anlage kommt.

Damit ein a^i zu hartes und geräuschvolles Aufschlagen cLeu Tellerventi._s in den beiden Entstellungen vermieden wird, ist es beidseitig stoßdämpfend geführt. Dazu dient zunächst ein am Tellerventil angeordneter zentraler Ventilschaft 25» der auf der Seite der Kompressionskammer 5 in eine Sacklochbohrung 24 '3Jn Zylinder 1 kolbenartig eintaucht. Dabei erfolgt eine Verdichtung des in der Sacklochbohrung eingeschlossenen Luftvolumen3, wodurch die Aufschlaggeschwindigkeit des Ventiltellers verzögert wird. Zur Auffüllung des als Luftfeder wirkenden Luftpolsters dient eine Querbohrung 25» die von dem Ventilschaft 23 in der Offenstellung des Ventils 19 freigegeben wird und die Sacklochbohrung mit dem Kompressionsraum 5 verbindet.

Auf der anderen Seite des Ventils 19 wird eine ähnliche Dämpfungswirkung durch einen an dem Mittelsteg 26 angebrachten Stempel 27 erzielt, der bei der Öffnung des Tellerventils 19 in eine an dem Ventilteller angeordnete Sacklochbohrung 28 eintaucht.

Der Überströmkanal 13 mündet im wesentlichen tangential in das doppelvandige Gehäuse 15 der Brennkammer 14 ein, so daß die durch den Überströmkanal 13 in die Brennkammer einströmende Luft eine Rotationsbewegung um die Längsachse der Brennkammer I4 ausführt. Im Bereich des unteren, im Querschnitt größeren Endes des eiförmig ausgebildeten Gehäuses weist die Brennkammer 14 eine Zündkammer 30 auf, die von einer topfförmigen, zur Brennkammer hin geöffneten Gehäuseschale begrenzt w~rd und in die eine Zündvorrichtung 3I und eine Brennstoffzuführeinrichtung 32 einmündet. Die Gehäuseschale

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zeigt an ihrem Umfang Durchbrüche 33 zum Eintritt von Luft aus der Brennkammer 14· Am offenen Ende der topfförmigen Gehäuseaehc„le 29 ist ein flammhaltender Blecheinsatz 34 angeordnet, der nach der Beendigung des Startvorganges eine stabile, stehende Flamme gewährleistet.

Mit 36 ist in der Figur 1 das der Kurbelwelle abgewandte Ende der Pleuelstange 9 bezeichnet, an dem Dilsenboiirungen vorgesehen sind, durch die Drucköl in kegelförmigen Sprühstrahlen 37 zur Kühlung der im Bereich des Expansionsraumes 8 liegende.! Innenkontur des Stufenkolben 2 austritt. Dieses Drucköl kann dazu über Längsbohrungen in der Pleuelstange zum Pleuelstangenkopf 36 transportiert sein.

Nachfolgend soll nun die Betriebsweise der in der Zeichnung gezeigten Hubkolben-Brennkraftmaschine anhand eines Arbeitszyklus geschilert werden. Zunächst wird beim Abwärtsgang des Stufenkoltens etwa im Bereich des unteren Totpunktes von dem ringförmigen Kompressionskolben 3 die Einlaßöffnung 12 geöffnet, se daß durch den Ansaugkanal 10 Frischluft in den Kompressionsraum 5 angesaugt wird. Beim Aufwärtsgang des Stufenkolbens 2 verdichtet der ringförmige Kompressionskolben 3 c-ie angeeaugte Luftmenge so lange, bis einige

Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt der Kompressionsdruck den Druck in der Brennkammer I4 erreicht hat. In diesem Moment öffnet das Tellerventil 19 den Überströmkanal 13, so daß bei der Weiterbewegung des Kompressionskolbens 3 die komprimierte Luft aus dem Kompressionsraum 5 in die Brennkammer 14 übergeschoben wird. Das Überschieben der komprimierten Frischluft wird im oder kurz nach dam oberen Totpunkt des Kompressionskolbens beendet, indem dar in der Brennkammer 14 vorhandene Gasdruck das Tellerventil 19 auf . seine Sitzfläche zurückdrückt. Um beim Öffnen und Schließen des Tellerventils 19 ein hartes Aufschlagen des Ventiltellers zu vermeiden, ist die oben bereits beschriebene &asdämpfung

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auf beiden Yentilseiten vorgesehen.

Die hoch verdichtete Brsnnluft strömt nun tangential aus dem Überströmkanal 13 ir- die Brennkammer 14 ein und "bildet dort einen Luftwirbel, vo.i dem ein kleiner Seil durch dia am Umfang der zentral angeordneten Gehäuseschale 29 "befindlichen Durchbrüche 33 in die Zündkammer 30 eindringt. Die in die Zündkammer 30 gelangte Luft erfaßt den Brennstoffstrahl einer oder mehrerer Einspritzdüsen der Brennstoff zuführeinrichtung 32, verwirbelt diesen und bildet so ein luftarmes, gut zündfähiges Brennstoff-Luftgemisch. Während dee Starts und des Kaltlaufs der Brennkraftmaschine wird dieses Gemisch mit Hilfe einer Zündvorrichtung 31 gezündet, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Hochspannucgszündkerze gebildet wird, jedoch ohne weiteres auch aus einer Glühspirale oder einem Vorglühkörper bestehen kann. Die Z-ündhilfe muß nun so lange aufrechterhalten werden, bis der die Zündkammer 30 teilweise überdeckende Flammenhalter 34 Selbstzündung und eine stabile Flamme gewährleistet.

Im mittleren Bereich der rotationssymmetrischen, vorzugsweise eiförmig ausgebildeten Brennkammer 14 mischt sich der Hauptteil der rotierenden Brennluft mit den aus der Zündkammer austretenden, verbrennenden Gasen, wodurch eine vollständige Verbrennuni; des zugeführten Brennstoffes und damit ein extrem niedriger .Anteil von schädlichen Stoffen im Abgas gewährleistet wird.

Das eiförmig ausgebildete Brennkammergehäuse 15» das seitlich neben den Zylindern 1 etwa im Bereich zwischen dem Kompressionsraum 5 und dem Expansionsraum 8 angeordnet ist, ermöglicht kurze und kleinvolumige und deshalb besonders günstige Überströmkanäle I3 zwischen dem Kompressionsraum 5 1³^d der Brennkammer 14·

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Die hoch gespannten, noch erhitzten Brenngase gelangen nun über den Überströmkanal 18 in den ventil- oder ggf. dreh-3Chiebergestcuerten Expansionsraum 8, wo sie expandieren und den Stufenkolben 2 in seine untere Totpunktlage drücken. Beim Aufwärt*,gang des Stufenkolbens 2 öffnet dann das in bekannter We:.se nockengesteuerte Auslaßventil 21,' so daß die Abgase über cen Auelaßkanal 22 ins Freie gelangen.

Da das Heißgas-Einlaßventil 20 nur kurzzeitig geöffnet ist undjUm Zeitverluste zu vermeiden,auch extrem schnell geöffnet und geschlossen werden muß, wird dieses Ventil zweckmäßigerweise zwangsweise bzw. desmodromisch gesteuert. In der Figur der Zeichnung befindet sich daher am äußeren Ende des Ventils 20 eine Kulii2se, in die ein gabelförmiger Doppel schwinghebel für die Zwangssteuerung eingreift. Um der hohen Temperaturbelastung standzuhalten, ist das Ventil 20 aus einem hoch hitzebeständigen Werkstoff gefertigt und als Hohlzylinder mit einer geeigneten Kühlmittelfüllung, beispielsweise Salzfüllung, versehen. Zur Kühlung der ebenfalls wärmemäßig hoch belasteten Kolbenstirnfläche 6 dient das an der Innenkontur 33 des Kolbens aufgesprühte Drucköl, das aus dem Pleuelstangenkopf 56 durch entsprechende Düsenöffnungen ausströmt.

Abweichend von der in der Zeichnung gezeigten Ausführung könnte selbstverständlich der Einlaßkanal 10 auch im Bereich des oberen Totpunktes des Stufenkolbens in den Kompressionsraum münden, wobei allerdings dann eine Ventilsteuerung vorgesehen werden müßte. In jedem Fall wird durch die besondere Anordnung des stufenförmig ausgebildeten Kolbens, an dessen einer Stirnfläche ein Kompressionsraum und an dessen anderer Stirnfläche ein Expansionsraum vorgesehen ist, während zweier Takte, also des Auf- und Abwärtshubes des Kolbens von dem Kompressionskolben Frischluft angesaugt, verdichtet und in die Brennkammer übergeschoben, während gleichzeitig in dem Expansionsraum 8 das unter hoher Temperatur u:id hohem Druck stehende Verbrennungsgas aus der Brenn-

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kammer 14 eingelassen wird, dort expandiert und sciil_c.-Ilicli wieder ausge.-choben wird. Besonders au erwähnen 2.0t, da3 die erfindun^sgemäße Ausbildung des Stufenkolbens auch die Möglichkeit bietet, die beiden Kolbenetirniiächen unterschiedlich g::oß auszuführen, so daß beispielsweise dtr Kompressionsrauu ein größeres Volumen als der Expanbuonuraus. aufweist. Durch diese unterschiedliche Bemessung der beiden Arbeitsräume können die in den Überströmkanälen I5 und 18 und der Brennkammer I4 auftretenden Strömungsverluste ausgeglichen werden.

In der Figur 2 ist eine andere Steuermöglichkeit für das tiberschieben der komprimierten Luft aus dem Kompressionsraum 5 in die Brennkammer I4 gezeigt. Dazu weist der Stufenkolben 2 im Bereich der ringförmigen, als Kompressionskolben wirkenden Stirnfläche > einen umlaufenden Überströmraum 40 auf, der über mehrere Bohrungen 41 mit dem Kompressionsraum 5 in. Verbindung steht. Der Überströmraum 40 hat rotationssymmetrische, im Längsschnitt etwa bogenförmige Begrenzungswände 45 und 46 und weist eine oder mehrere am äußeren Umfang des Kolbenschafts des Expansionskolbens 6 angeordnete Austrittsschlitze 42 auf, die im oberen Totpunkt des Stufenkolbens 2 mit einem mit dem Überströmkanal 13¹ verbundenen Ringkanal 43 korrespondieren. Während des Kompressionstaktes wird die hoch verdichtete Luft über die kleinen, schräg verlaufenden Bohrungen 41 in den Überströmraum geschoben und entspannt sich im Bereich des oberen Totpunktes über den Austrittsschlitz 42, den Hingkanal 45 und den Überströmkanal 15' in die hier nicht gezeigte Brennkammer. Das wesentliche an der in der Figur 2 gezeigten Konstruktion ist nun, daß durch die besondere Ausbildung des Überströmkanals 1J' und der Begranzungswände des Überströmraumes 40 ein großer Teil des beim Abwärtsgang des Stufenkolbens 2 zur Rückströmung aus der Brennkammer neigenden Gases durch Wirbelbildung daran gehindert wird, in den Verdichtungsraum zurückzuströmen. Diese Rückstromsperre wird dadurch erreicht, daß der Strömungswider-

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stand des Sti-Omungsmediums an den Begrenzungswänden wesentlich größer ist als für die Hinströmung zur Brennkammer. Diese Widerstandsvergrößerung für den Rückströmweg wird beispielsweise lurch den für diese Richtung sich verengenden Überströmkanal 13' und durch die wirbelerzeugende Form der Begrenzungswände 45 und 46 des Überströmraums 40 erreicht. Besonders der an der Begrenzungswand 45 vorgesehene, der Ruckströmung entgegengerichtete Vorsprung 44 bewirkt eine wesentliche Vergrößerung des'Strömungswiderstandes für die Rückströmung, indem er die wandnahe Strömung unter Wirbeibildung abreißen läßt und im übrigen das Strömungsprofil an die gegenüberliegende Begrenzungswand 46 drängt. Vor allem wird dadurch erreicht, daß die Strömung.keinen direkten Weg von dem Austrittsschlitz 42 zu den schräg verlaufenden Bohrungen 41 findet und daß so die Rückströmverluste ohne Anordnung eines besonderen Ventils im Überströmkanal zwischen dem Kompressionsraum und der Brennkammer auf einem erträglichen Maß gehalten werden. Diese Gegenstromsperre braucht ihre Wirkung auch nur solange aufrechterhalten, als der Auslaßschlitz 42 noch mit dem Ringraum 45 korrespondiert. Deshalb ist es zweckmäßig, wenn die axiale Höhe der Ausströmschlitze 42 so klein wie bearbeitungstechnisch vertretbar ausgeführt wird. Schließlich kann es auch zweckmäßig sein, wenn der ttberströmraum 4O nicht streng rotationssymmetrisch ausgeführt ist, sondern vom Bereich der Auslaßschlitze aus in UmfangBrichtung gesehen bis zur diametral gegenüberliegenden Stelle kleider wird.

Anstelle de:: in der Figur 1 gezeigten Druckölbeßprühung der Innenwand des Stufenkolbens aus an dem Pleuelstangenkopf angeordneten Düsenbohrungen kann eine wirkungsvolle Kühlung des Arbeitskolbans auch mit Hilfe von an sich bekannten, fest an dem Kurbelgehäuse angebrachten Öl-Strahldüsen erreicht werden. Diese Öl-Strahldüsen wurden dann kontinuierlich Öl auf die Innenkontur des oszillierenden Kolbens bzw. in besonders ausgebildete Ölführungakaräle im Innern des Kolbenbodens spritzen.

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Claims (20)

1. Ansprüche

   kontinuierlicher Verbrennung arbeitende Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Brennkammer, die durch Überströmkanäle zur Zu- und Abführung des gasförmigen Arbeitsmediums mit den Zylindern der Brennkraftmaschine verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Zylinder (1) ein stufenförmig ausgebildeter Kolben (2) zugeordnet ist, der mit einer ersten, ringförmigen Kolbenstirnfläche (3) einen Kompressionsraum (5) und mit einer zweiten Kolbenstirnfläche (6) einen Expansionsraum (8) begrenzt.
2. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolbenstirnflächen (3» 6) unterschiedlich groß sind.
3. 3· Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kolbenstirnfläche (3) größer als die zweite Kolbenstimfläche (6) ist.
4. 4. Brennkraf -maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch · gekennzeichnet, daß der Kolben (2) zumindest im Bereich der den Expan3ionsraum (8) begrenzenden zweiten Kolbenstirnfläche (6) an seinem Innenmantel (38) gekühlt ist.
5. 5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4> dadurch gekennzeichnet, der der Ionenmantel (38) des Kolbens (2) mit einem Kühlmittel besprühbar ist.

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6. 6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittel Druckö'l vorgesehen ist, das aus Diisenöffnungen an dem der Kurbelwelle abgewandten Ende (56) der Pleuelstange (9) ausströmt.
7. 7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (14) seitlich neben den Zylindern (1) im Bereich zwischen dem Kompressionsraum (5) und dem Expansionsraum (8) angeordnet ist.
8. 8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (14) ein rotationssymmetrisches, eiförmig ausgebildetes Gehäuse (16) aufweist, an dessen unterem, im Querschnitt größeren Ende eine von einer topfförmigen, offenen Gehäuseschale (29) begrenzte Zündkammer (30) mit einer Brennstoffzuführeinriohtung (32) und einer Zündvorrichtung (31) vorgesehen ist.
9. 9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die topfförmige Gehäuseschale (29) an ihrem Umfang Durchbrüche (33) zum im wesentlichen tangential gerichteten Eintritt von komprimierter Luft in die Zündkammer (30) aufweist.
10. 10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß an dem offenen Ende der topfförmigen Gehäuseschale (29) ein flammhaltender Blecheinsatz (34) angeordnet ist.
11. 11. Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Steuerung des Gaswechsels zwischen dem Kompressionsraum (5) und der Brennkammer (14) vorgesehen sind.

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12. 12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 'ii, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Überströmkanal (13) zwischen aesi KompresExonsraum (5) und der Brennkammer ('4) sin zwi^chei. einer Sitzfläche und einem Anschlag (26) frei bewegliches Tellerventil (19) angeordnet ist, das im Bereich des oberen Totpunktes des Kolbens vom !Compressionsdruck entgegen äex. Brennkammerdruck geöffnet wird.
13. 13· Brennkraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Tellerventil (19) beidseitig stoßdämpfend geführt ist.
14. 14· Brennkraftmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Tellerventil (19) kompressionsraumseitig mit einem zentralen Ventilschaft (23) in einer Sacklochbohrung (24) des Zylindergehäuses gehalten ist, die in der Offenstellung des Ventils über eine Querbohrung (25) mit dem Kompressionsraum (5) verbunden ist.
15. 15· Brennkraftmaschine nach Anspruch I3, dadurch, gekennzeichnet, daß das Tellerventil (19) brennkammerseitig von einem an dem Anschlag (26) befestigten Stempel (27) gehalten ist, der in eine am Ventilteller angebrachte Sacklochbohrung (28) eindringt.
16. 16. Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kolben (2) ein über Verbindungsbohrungen (4I) mit dem Kompressionsraum verbundener ringförmiger tTberstromraum (40) vorgesehen ist, dessen zum Kolbenmantel geführte Austrittsöffnungen (42) im Bereich des oberen Totpunktes des Kolbens mit dem im Zylinder (1) angeordneten Überströmkanal (13¹) zur Brennkammer korrespondieren.
17. 17· Brennkraftmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Vergrößerung des Strömungswiderstandes für

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    die BückBtrömung aus der Brennkammer (14) i& den Koapressioneraum (5) vorgesehen sind.
18. 18. Brennkraftmaschine nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnetj daß der Überströmkanal (i3^f) sich in Sichtung zur BrenrJcamiaer (14) diffusorartig erweiternd ausgebildet ist.
19. 19· Brennkraftmaschine nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungswände (45» 46) des Übazsttömraums (40) in der Weise ausgebildet sind, daß das rückströmende Gas verwirbelt wird.
20. 20. Brennkraftmaschine nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß an der die Verbindungsbohrungen (4I) zu dem Kompressionsraum (5) aufweisenden Begrenzungswand (45) dee Übexstaömxaums (40) der Rückströmung entgegengerichtete Vorsprünge (44) vorgesehen sind.

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