DEG0013073MA - - Google Patents
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
Tag der Anmeldung: 14. November 1953 Bekanntgemacht am 20. Dezember 1950
DEUTSCHES PATENTAMT
Die Erfindung bezieht sich auf eine gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit Fremdzündung
und einer im Zylinderkopf liegenden, im Querschnitt durch die Zylinderachse dachförmigen
Brennkammer, welche die Ein- und Auslaßventile sowie die im wesentlichen in der Kolbenlängsachse
liegende Zündkerze enthält, wobei die Brennkammer und der in diese eintretende erhöhte Kolbenkopf
symmetrisch zu einer durch die Kolbenlängsachse gehenden Ebene ausgebildet sind.
Die Erfindung besteht darin, daß der im Querschnitt kegelstumpfförmige Kolbenkopf etwa bis
zur Hälfte in die eine elliptische Grundfläche aufweisende Brennkammer eintaucht und daß ferner
die Brennkammer und der erhöhte Kolbenkopf flache Seitenwände und gewölbte Endwände haben,
die derart gegen die Zylinderachse geneigt sind, daß sie zusammen mit dem erhöhten Kolbenkopf in
der oberen Totpunktlage des Kolbens einen an sich bekannten Quetschraum bilden.
Bei bekannten Brennkraftmaschinen der erwähnten Gattung ist kein Quetschraum vorgesehen,
während solche mit Quetschraum die Merkmale dieser Gattung nicht aufweisen.
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G13073 I al46a2
Die Ausgestaltung der Brennkammer, nach der erfindungsgemäßen Kombination verbessert die
detonationsfreie Verbrennung der Ladung ohne die Gefahr von Frühzündungen und läßt damit einen
weichen Lauf der Maschine erreichen. Die von der etwa in der Mitte der Brennkammer liegenden
Zündstelle fortschreitende laufend größer werdende Flammenfront erreicht die am meisten entfernten
und einander gegenüberliegenden Teile der Brennkammer etwa zu gleicher Zeit. Die Form der Brennkammer
ist der Ausbildung der Flammenfront angepaßt, da sie in der einen Ebene erweitert ist, also
das Volumen der Ladung am Ende der Kammer größer als an deren Seiten. Die Brennkammer erhält
somit eine Zündkammer länglicher Form von beträchtlich geringerer Tiefe als Breite und Länge.
Der Quetschraum liegt iii der Verlängerung der schräg angeordneten Wände des Zylinderkopfes
und des Kolbens, so daß sich der Querschnitt des Quetschraumes laufend vergrößert, wenn die
Flammenfront diesen Raum erreicht. Die erfindungsgemäße Bauart ergibt eine gleichmäßigere
Wirbelung der Ladung in allen Teilen der Brennkammer, durch die eine. Spülung aller die Brennkammer
bildenden Wandungen erzielt wird. Dieses Spülen wird der Bildung von Kohleniederschlägen
entgegenwirken und vorstehende Kohleteile oder Teile sonstiger Niederschläge kühlen, die sich anderenfalls
lebhaft bilden würden und überhitzt werden könnten, wodurch eine Vorzündung verursacht
würde. Wenn sich der Kolben beim Verdichtungshub der äußeren Totpunktlage nähert, wird
die Form der Brennkammerwände eine nach innen gerichtete kegelförmige Strömung der Ladung veranlassen.
. Die verschiedenen Teilströme dieser Strömung werden den hauptsächlichsten Wandungen
der Brennkammer parallel verlaufen, die erwähnten vorstehenden Teilchen sammeln und auf
die Zündmittel hin zusammenströmen. Hierbei reinigen sie die Zündmittel und verhindern die
Bildung solcher Teilchen an den Zündmitteln oder in deren Nähe. Wenn sich die Einzelströme dieser
kegelförmigen Strömung in der Nähe der Zündmittel treffen, entsteht eine kräftige und konzentrierte
Strömung im Bereich der Zündmittel, die sich in Richtung auf die Zündmittel umkehrt.
Diese Umkehr der Ladungsströmung wird die Dichte und die Güte des Gemisches im Bereich der
Zündmittel so erhöhen, daß es unter gewissen Umständen möglich ist, magere Gemische in der Ma-
- -schine zu verbrennen. Diese Umkehr der Strömung im Bereich der Zündmittel und die Neigung der
Ladung, danach in axialer Richtung des Zylinders gegen den Kolbenboden zu strömen, wird in dem
in der Zündkammer verdichteten Teil der Ladung eine örtliche kräftige Durchwirbelung erzeugen.
Dies wird eine schnelle Verbrennung des größeren Teils der Ladung verursachen, der sich in unmittelbarer
Nähe der Zündmittel befindet. Nachdem dieser größere Teil der Ladung verbrannt ist, werden
die Teile der Ladung langsamer verbrennen. Diese langsame Verbrennung wird sich aus den
verhältnismäßig kühleren Wandungen ergeben.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt. In der Zeichnung
zeigt
Fig. ι einen zum Teil geschnittenen Aufriß eines
Teils eines Achtzylinder-V-Motors mit einem Öffnungswinkel von 900 nach der Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1,
Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 1 und
Fig. 4 eine teilweise Draufsicht auf die Ebene des Schnittes 4-4 der Fig. 1.
Die nach der Erfindung ausgebildete Maschine 10 enthält einen Zylinderblock 11, in dem Zylinderreihen
12 und 13 mit Zylindern 14 gebildet sind.
Die Längsachsen der Zylinder 14 stehen in einem Winkel von 900 zueinander.
Die Zylinder 14 enthalten Kolben 16, die über Su
Pleuelstangen 17 mit der nicht dargestellten Kurbelwelle
verbunden sind. Die Zylinderreihen 12 und 13 tragen Köpfe 18 bzw. 19, in denen Ein- und
Auslaßkanäle 21 bzw. 22 für jeden der Zylinder 14 vorgesehen sind. Diese Köpfe sind in Reihen zu
jeder Zylinderreihe angeordnet, wobei. die Ventile in Ebenen liegen, die parallel zu einer den vertikalen
Winkel zwischen den Kolben halbierenden Ebene liegen. Die Ventile 23 und 24 haben übliche
Ventilsteuerungen, die aus Federn 26, Schwinghebeln 27, Nockenwellen 28 und Stoßstangen 29
bestehen.
Die Brennkammern 31 umfassen eine Zündkammer
32 und einen Quetschraum 33. Die Brennkammern 31 werden durch Hohlräume 34 in den
Innenwandungen 36 der Köpfe 18 und 19 und durch'nach oben ragende Endflächen 37 der Kolben
16 gebildet. Die Hohlräume 34 in den Köpfen 18 und 19 haben verlängerte schräge Seitenwände 38
und 39, die, von den Enden der Zylinder 14 ausgehend, aufeinander zu laufen. Die Wände. 39 in
jeder Reihe der Zylinder 14 sind in einer Ebene angeordnet, die normal die Mittellängsebene der
Maschine schneidet. Die Wände 38 liegen rechtwinklig zu den Wänden 39, . also in Ebenen, die
auf entgegengesetzten Seiten parallel zur Mittel-, längsebene der Maschine verlaufen. Die Endwände
der Hohlräume 34 werden durch abgeschrägte, bogenförmige Wände 41 gebildet, die von einander
gegenüberliegenden Teilen des Zylinders 14 gegen
die Achse des Zylinders hin zusammenlaufen. Die Endwände 41 gehen in die Seitenwände 38 und 39
in bogenförmigen Ecken über, so daß an den Enden der Hohlräume 34 mit den Enden des Zylinders
zusammenhängende ovale Öffnungen 41 entstehen.
Die Innenoberflächen der Hohlräume 34 können abschließend durch Bohrwerkzeuge bearbeitet
werden, deren Drehachse senkrecht zu der Ebene der Wandungen 38 bzw. 39 liegen und die in diesen
Ebenen zwischen den Endwänden 41 bewegbar sind. Die Endflächen dieser Werkzeuge können
senkrecht zur Drehachse liegen, und die Ecken können nach innen kurvenförmig ausgebildet sein,
so daß das Werkzeug bei der Arbeit innerhalb der normalen Ebenen eine kontinuierliche Kurve an
dem Übergang der Flächen 38 in die Flächen 39
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erzeugt. Die Innenflächen der Wände 39 werden etwas tiefer durch ein zweites Bohrwerkzeug abgesetzt,
dessen Arbeitsfläche eine mehr ebene Ausgestaltung hat und dessen Drehachse in einer
senkrecht zu der Ebene der Flächen 39 liegenden Ebene liegt.
Die Ausnehmungen 42 schaffen genügendes Spiel
im Bereich der Ventile, so daß der Durchstrom durch diese durch die Endwände 41 der Hohlräume
34 nicht eingeschnürt wird. Die Kolben 16 haben vorragende Köpfe 37, die aus Seitenwänden
43 und 44 und Endwänden 46 gebildet sind. Die
Seitenwände 43 und 44 liegen parallel zu den Seitenwänden 38 bzw. 39 des Hohlraumes 34 und
befinden sich, wenn der Kolben 16 in dem Zylinder 14 die obere Totpunktlage erreicht, dicht neben
den Wänden 38 und 39, wobei sie den Ouetschraum 33 bilden.
Die Endwände 46 des aufgesetzten Kopfes 37 des Kolbens 16 sind ebenfalls so geformt, daß sie
im wesentlichen parallel zu den Innenflächen der Wände 41 des Hohlraumes 34 liegen, wenn der
Kolben 16 in der oberen Totpunktlage im Zylinder 14 ist. Auch die Endwände 46 liegen in Abstand
zu den Endwänden 41 und bilden damit den übrigen Teil des Ouetschraumes 33. Die nach
außen gerichteten Enden der Seitenwände 43 und
44 und die Endwände 46 gehen in eine senkrecht hierzu liegende Kopffläche 47 über, die die Stirnfläche
des Kolbens 16 und die innere Begrenzung der Zündkammer 32 bildet, wenn der Kolben 16 in
der oberen Totpunktlage im Zylinder 14 ist. Die Lage dieser Kopffläche 47 in bezug auf die oberen
Endflächen des Hohlraumes 34 ist so gewählt, daß eine verhältnismäßig schmale Zündkammer 32 gebildet
wird, die beträchtlich langer als tief ist. Die Fläche 47 tritt in den Hohlraum 34 etwa um den
Betrag der Hälfte der Tiefe dieses Hohlraumes ein.
Das in der Verbrennungskammer 31· beim Verdichtungshub
verdichtete Gemisch wird durch Zündkerzen 48 gezündet. Die Zündkerzen 48. sind in Reihe in den Zylinderkopfreihen 18 und 19 so
angeordnet, daß der Spalt zwischen den Elektroden im wesentlichen in der Ebene der Achsen der Zylinder
14 liegt. Die Elektroden der Zündkerzen ragen ferner etwas über die Innenfläche des Hohlraumes
nach innen hinaus und sitzen insbesondere im Bereich des Scheitels der die Wände und den
oberen Teil des Hohlraumes 34 bildenden Flächen. Die Ein- und Auslaßventile sind in der gleichen
Seitenfläche des Hohlraumes 34 vorgesehen, und die Elektroden der Zündkerze liegen etwas mehr
zu dem Teil der Zündkammer 32, in dem das Auslaßventil 24 liegt.
Dies ist durch die Lage der Elektroden einer der Zündkerzen 48 von der Linie 49 (Fig. 2) angedeutet,
welche die Achse des Zylinders 14 andeutet. Bei einer derart ausgebildeten Brennkammer
wird die Ladung augenscheinlich an den Zündkerzen entzündet werden und von dort in einer
annähernd kugelförmigen Front fortschreitend in der Mitte der Zündkammer verbrennen. Die
Ladung der Zündkammer wird hierbei gewissermaßen in zwei. Teile geteilt, die jeder für sich 65,
gegen die Enden der Zündkammer zu verbrennen werden. Nach der Verbrennung in der Zündkammer
wird die Flamme in die an den Seiten der Verbrennungskammer liegenden Quetschräume
übertreten, bis auch die in diesen Teilen befindliche 70;
Ladung in zwei Teile geteilt wird. Anschließend daran wird dann die Flamme gegen die Enden der
Brennkammer fortschreiten, und zwar sowohl von der Mitte der Quetschräume aus als auch von den
Enden der Zündkammer, wobei sich die zuletzt verbrennenden Teile der Ladung in den an entgegengesetzten
Teilen der Brennkammer liegenden 'Quetschräumen befinden. Da die Zündkammer schmal genug ist, kann die Ladung in zwei Teilen
verbrennen, ohne daß Detonationen, -eintreten, und da der Quetschraum große und einander gegenüberliegende
Wände von zunehmendem Flächeninhalt besitzt, werden auch die in den einander gegenüberliegenden Teilen des Quetschraumes befindlichen
Ladungsteile ohne bemerkenswerte Detonation verbrennen, dank der Abnahme der Brenngeschwindigkeit
im Quetschraum zwischen den dort verhältnismäßig kühlen Wandungen.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH:Gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit Fremdzündung uind einer im Zylinderkopf liegenden, im Querschnitt durch die Zylinderachse dachförmigen Brennkammer, welche die Ein- und Auslaßventile- sowie die im wesentliehen in der Kol'benlängsachse liegende Zündkerze enthält, wobei die Brennkammer und der in diese eintretende erhöhte Kolbenkopf symmetrisch zu einer durch die Kolbenlängsachse gehenden Ebene ausgebildet sind, dadurch ge- 100' kennzeichnet, daß der im Querschnitt kegelstumpfförmige Kolbenkopf (37) etwa bis zur Hälfte in die eine elliptische Grundfläche aufweisende Brennkammer (31) eintaucht und daß ferner die Brennkammer (31) und der erhöhte Kolbenkopf (37) flache .Seitenwände (38, 39 bzw. 43, 44) und gewölbte Endwände (41 bzw. 46) haben, die derart gegen die Zylinderachse geneigt sind, daß sie zusammen mit dem erhöhten Kolbenkopf (37) in der oberen Totpunktlage des Kolbens einen an sich bekannten Quetschraum (33) bilden.In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 427 674;
britische Patentschrift Nr. 606990;
belgische Patentschrift Nr. 499 892;
französische Patentschrift Nr. 1009 014;
»Revue technique automobile«, 1950, Heft 54, S- 55·Hierzu 1 Blatt Zeichnungen609 737/177 12. 56
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