DEG0013073MA - - Google Patents

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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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)

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 Zeichnungen

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