DE19648496A1 - Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem Ver­ brennungsraum, in dem ein Kolben oszillierend bewegbar ist, mit wenigstens einem Einlaß- und Auslaßkanal für jeden Verbrennungsraum, die in einem Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine angeordnet sind und mit einer Steuerwelle zur taktge­ rechten Steuerung von in eine Öffnungs- und Schließstellung bringbaren Absperr­ elementen.

Die in Rede stehende Verbrennungskraftmaschine ist je nach Betriebsweise als Die­ sel- oder Ottomotor bekannt, die im sogenannten Viertaktverfahren arbeiten, da jeder vierte Hub des Kolbens ein Arbeitshub ist, bei dem durch Explosion eines Gas-Luft- Gemisches der Kolben abwärts bewegt wird. Damit das Gas-Luft-Gemisch in den Verbrennungsraum einströmen kann, sind die Verbrennungskraftmaschinen mit ein oder mehreren Einlaßkanälen und zum Ausströmen des Abgases mit einer entspre­ chenden Stückzahl von Auslaßkanälen versehen, die in dem mit dem Motorblock verschraubten Zylinderkopf angeordnet sind. Die Absperrelemente sind tellerförmige, einstellbare Ventile, die von einer rotierenden Nockenwelle über federbelastete Kipp­ hebel in die Öffnungsstellung bewegt werden. Die Rückführung in die Schließstellung erfolgt durch die Federn. Jedem Einlaß- und jedem Auslaßkanal ist ein Ventil zuge­ ordnet. Bei mehr als einem Einlaß- und Auslaßventil pro Zylinder bzw. Verbren­ nungsraum spricht man heute von der Mehrventiltechnik. Die Ventilsitze für die Ven­ tile sind am unteren, d. h. dem Verbrennungsraum zugewandt liegenden Teil des Zy­ linderkopfes angeordnet. Beim Bewegen in die Öffnungsstellung verschieben sich die Ventile in Richtung zum Verbrennungsraum bzw. zum Zylinder.

Für das Einströmen des Luft-Gas-Gemisches und zum Ausströmen des Abgases steht deshalb nur der relativ kleine ringförmige Querschnitt zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilteller zur Verfügung. Daraus ergibt sich in nachteiliger Weise, daß die sogenannte "Atmung" der Verbrennungskraftmaschine entsprechend ungünstig ist, da auch die Füllung des Brennraumes entsprechend unbefriedigend ist. Daraus er­ gibt sich eine nicht zufriedenstellende Leistung. Ein weiterer Nachteil ist der hohe mechanische Aufwand für die Steuerung der Ventile.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbrennungskraftma­ schine der eingangs näher beschriebenen Art so zu gestalten, daß deren Leistung erhöht wird, und daß die Abgase reduziert werden. Darüber hinaus soll der mechani­ sche Aufwand für die Steuerung der Absperrelemente vereinfacht werden.

Die gestellte Aufgabe wird gelöst, indem jedes Absperrelement im Ein- und Auslaß­ kanal angeordnet ist, und daß die Bewegung von der Schließ- in die Öffnungsstellung von einer dem Verbrennungsraum zugewandten Stellung in eine dem Verbrennungs­ raum abgewandten Stellung erfolgt.

Im Gegensatz zu den bisher bekannten Verbrennungskraftmaschinen liegt nunmehr jedes Absperrelement nicht mehr an der unteren Seite des Zylinderkopfes, sondern im Einlaß- bzw. Auslaßkanal. Dadurch werden beim Öffnen der Absperrelemente die jeweiligen Ein- und Auslaßkanäle vollständig frei und beim Einströmen des Gas-Luft- Gemisches in den Verbrennungsraum wird eine bessere Zylinderfüllung erreicht, die zu einer höheren Leistung führt. Bei der optimaleren Verbrennung werden weniger Abgase erzeugt. Durch die Umsetzung der erfindungsgemäßen Technik könnte auch der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden. Darüber hinaus wird ein günstigeres und besseres Drehmoment erzeugt. Insgesamt gesehen wird eine bessere Atmung des Motors erzielt.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß jedes Absperrelement als ein mit Dichtringen ausgerüsteter Kolben ausgebildet ist. Hier wird eine beson­ ders einfache Lösung vorgeschlagen. Der Kolben kann dann mit seiner dem Ver­ brennungsraum zugewandten Stirnfläche in der Schließlage mit einer Ringfläche des jeweiligen Kanals zusammenwirken.

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß jedes Absperrele­ ment als Ventilteller ausgebildet ist, der im jeweiligen Ein- bzw. Auslaßkanal montiert ist und der mit einem entsprechend gestalteten Ventilsitz zusammenwirkt.

Zur Steuerung des Kolbens oder des Ventiltellers ist vorgesehen, daß jede Steuer­ welle als Kurbelwelle ausgebildet ist, daß auf jede außerhalb des Drehpunktes lie­ gende Kurbel eine Pleuelstange gelagert ist, die mit dem Absperrelement gekoppelt ist. Hierdurch wird eine federlose Steuerung ermöglicht, die außerdem exakt arbeitet.

Weitere Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles.

Es zeigt:

Fig. 1 Einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor in Schnittdarstellung, in stark vereinfachter Darstellung.

Aus Gründen der vereinfachten Darstellung sind in der Fig. 1 nur die Teile schema­ tisch dargestellt, die die Erfindung darstellen.

Der Verbrennungsmotor ist vorzugsweise mit mehreren Verbrennungsräumen 1 aus­ gerüstet, die üblicherweise als Zylinder bezeichnet werden. Am weitesten verbreitet sind für Personenkraftwagen Verbrennungsmotoren mit vier oder sechs Zylindern, für Lastkraftwagen aufgrund der höheren Leistung mit entsprechend mehreren Zylin­ dern. In jeden Verbrennungsraum 1 ist ein nicht dargestellter Kolben eingesetzt, der im Betriebszustand des Verbrennungsmotors eine oszillierende Bewegung ausführt. Auf den andeutungsweise dargestellten Motorblock 2 ist ein Zylinderkopf 3 aufge­ schraubt. Der Zylinderkopf 3 ist für jeden Verbrennungsraum 1 mit mindestens einem Einlaßkanal 4 und mindestens einem Auslaßkanal versehen. In der Fig. 1 kann der Kanal 4 entweder ein Einlaß- oder ein Auslaßkanal sein. Der Kanal 4 hat einen in der Längsrichtung des Verbrennungsraumes 1 liegenden zylindrischen Abschnitt und einen seitlichen Abschnitt.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist in den zylindrischen Abschnitt ein Kolben 5 eingesetzt, der mit mehreren Dichtringen bestückt ist. Oberhalb des Zylinderkopfes 3 ist eine Steuerwelle in einer Kurbelwelle 6 gelagert, die um eine Drehachse 7 beim Betrieb des Verbrennungsmotors rotiert. Die Umlaufbahn der Kurbeln 8 ist durch den strichpunktierten Kreis 8a angedeutet. Auf jede Kurbel 8 ist mittels eines nicht darge­ stellten Pleuellagers ein Pleuel 9 aufgesetzt. Das freie Ende des Pleuels 9 ist mit ei­ ner den Kolben 5 tragende Stange 10 gelenkig gekoppelt. Die Anzahl der Kurbeln 8 richtet sich nach der Anzahl der Verbrennungsräume 1 des Verbrennungsmotors und der Anzahl der Ein- und Auslaßkanäle 4 pro Verbrennungsraum 1. Anstelle des Kol­ bens 5 könnte auch ein Ventilteller verwendet werden, wenn in dem Kanal 4 ein ent­ sprechender Ventilsitz angeordnet wäre.

Es ergibt sich aus der Fig. 1, daß der volle Querschnitt des Kanals 4 zum Einströ­ men des Kraftstoff-Luft-Gemisches oder zum Ausstoßen des Abgases zur Verfügung steht, wenn der Kolben 5 in die obere Stellung verfahren wurde.

Claims (5)

1. Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem Verbrennungsraum, in dem ein Kolben oszillierend bewegbar ist, mit wenigstens einem Einlaß- und Aus­ laßkanal für jeden Verbrennungsraum, die in einem Zylinderraum der Ver­ brennungskraftmaschine angeordnet sind und mit einer Steuerwelle zur takt­ gerechten Steuerung von in eine Öffnungs- und Schließstellung bringbaren Absperrelementen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Absperrelement (5) im Ein- und Auslaßkanal (4) angeordnet ist, und daß die Bewegung von der Schließ- in die Öffnungsstellung von einer dem Verbrennungsraum (1) zuge­ wandten Stellung in eine dem Verbrennungsraum (1) abgewandten Stellung erfolgt.

2. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Absperrelement als ein mit Dichtringen ausgerüsteter Kolben (5) ausgebildet ist.

3. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Absperrelement als Ventilteller ausgebildet, der im jeweiligen Ein- und Auslaßkanal (4) angeordnet ist und mit einem entsprechend gestaltetem Ventilsitz zusammenwirkt.

4. Verbrennungskraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Steuerwelle als Kurbelwelle (6) aus­ gebildet ist, daß auf jede außerhalb des Drehpunktes (7) liegende Kurbel (8) eine Pleuelstange (9) gelagert ist, die mit dem Absperrelement (5) gekoppelt ist.

5. Verbrennungskraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ein- und Auslaßkanal (4) aus einem sich an den Verbrennungsraum (1) anschließenden zylindrischen Abschnitt besteht, in dem das Absperrelement (5) verschiebbar angeordnet ist, an dem sich ein seitlicher Abzweig anschließt.