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Patent Searching and Data


Title:
INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/172887
Kind Code:
A1
Abstract:
The object of the invention is to increase the thermal load capacity of an internal combustion engine comprising rotary and poppet valves, and to improve the combustion result. To achieve this object, an internal combustion engine comprising at least one combustion chamber (1) is proposed, each chamber being bordered by a cylinder head (5), a wall (2) of a cylinder and the piston head (3) of a reciprocating piston (4) that travels back and forth. Intake valves (7, 8) and exhaust valves (9, 10) are arranged in the cylinder head (5), two intake valves (7, 8) of the poppet valve-type being formed in the cylinder head (5) and two exhaust valves (9, 10) of the rotary valve-type with a rotational axis (11, 12) oriented transversely to the direction of travel of the reciprocating piston (4) being arranged laterally next to the intake valves (7, 8). A passage opening (13, 14) for the outflow of exhaust gas, which passage opening is open to the exterior, is formed in the cylindrical outer wall of each rotary valve, the passage opening (13, 14) of each rotary valve substantially having a flat surface (13a, 14a) which runs parallel to the piston head (3) in the closed position of the rotary valve.

Inventors:
VON SEIDLITZ, Jochen (Karlsbader Str. 4, Passau, 94036, DE)
Application Number:
EP2015/000996
Publication Date:
November 19, 2015
Filing Date:
May 13, 2015
Export Citation:
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Assignee:
VON SEIDLITZ, Jochen (Karlsbader Str. 4, Passau, 94036, DE)
International Classes:
F02B23/00; F01L15/14
Domestic Patent References:
WO2002103168A12002-12-27
Foreign References:
GB540301A1941-10-13
Attorney, Agent or Firm:
SPRANGER, Stephan (Spranger + Burger, Widenmayerstrasse 28, München, 80538, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Brennkraftmaschine mit mindestens einem Verbrennungsraum (1), der jeweils von einem Zylinderkopf (5), einer Wandung (2) eines Zylinders und dem Kolbenboden (3) eines hin- und herlaufenden Hubkolbens (4) umgrenzt wird, wobei im Zylinderkopf (5) Einlassventile (7, 8) und Auslassventile (9, 10) angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet, dass

im Zylinderkopf (5) zwei Einlassventile (7, 8) in Form von Tellerventilen ausgebildet sind und seitlich neben den Einlassventilen (7, 8) zwei Auslassventile (9, 10) in Form von Dreh entilen mit quer zur Hubrichtung des Hubkolbens (4) ausgerichteter Drehachse (11, 12) angeordnet sind, wobei in der zylindrischen Außenwandung des jeweiligen Drehventils eine nach außen offene Durchtrittsausnehmung (13, 14) für den Abgasaustritt ausgeformt ist, wobei die Durchtrittsausnehmung (13, 14) jedes Drehventils im wesentlichem eine ebene Fläche (13a, 14a) aufweist, die in der Schließstellung des Drehventils parallel zum Kolbenboden (3) verläuft.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Öffnungsstellung der beiden Drehventile der Durchströmquerschnitt der Durchtrittsausnehmung (13, 14) für das Abgas größer ist, als der Zuströmquerschnitt der beiden Tellerventile.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsausnehmungen (13, 14) der Drehventile in Richtung jeweils einer Sekante quer zur Hubrichtung des Hubkolbens (4) über den gesamten Verbrennungsraum (1) verlaufen.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Drehventil axial verlaufende Kühlbohrungen (15, 16) für Kühlmittel aufweist.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Drehventil aus Keramikmaterial besteht.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur jedes Drehventils jeweils aus einem Keramikkörper besteht, der integrierter Bestandteil des aus herkömmlichem Metallmaterial bestehenden Zylinderkopfes (5) ist.

Description:
Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Brennkraftmaschine dieser Art ist aus der DE 39 29 641 AI bekannt, bei der die Ein- und Auslassventile aus Drehventilen bestehen, die jeweils quer zur Zylinderachse des Drehventils verlaufende Durchtrittsbohrungen als Ventilöffnungen für den Durchlass der Verbrennungsluft und das Abgas aufweisen. Diese Ausgestaltung der Durch trittsquerschnitte als Bohrungen hat den Nachteil, dass im Zylinderkopf kurze Bohrungen und Absätze vorgesehen werden müssen, um den Gaswechsel bewerkstelligen zu können. Wegen der durch diese Anordnung sich ergebenden Toträume und scharfen Kanten, ist zum einen keine optimale Verbrennung im Verbrennungsraum sicher zu stellen und zum anderen besteht die Gefahr, dass Kantenbereiche im Verbrennungsraum und an den Drehventilen aufgrund der hohen Temperaturbelastung im Abgastakt der Maschine nicht standhalten können.

Die Druckschrift JP 2003- 293 805 A zeigt eine Brennkraftmaschine mit jeweils einem Tellerventil als Einlassventil und einem Tellerventil als Auslassventil sowie mit einem zwischen den Tellerventilen angeordneten Drehventil, das einen Durchtrittskanal aufweist, mit dem wechselweise eine Verbindung zwischen Brennraum und den Zuström- bzw. Abströmkanälen der Tellerventile herstellbar ist.

Die Druckschrift GB 2 261 025 A zeigt eine Brennkraftmaschine mit einem Tellerventil mit jeweils einem Zuström- und Abgaskanal, in denen jeweils ein den Gasdurchtritt steuerndes Drehventil angeordnet ist.

Dieser Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die hohen thermischen Belastungen standhalten kann und durch günstigere Brennraumgestaltung ein einwandfreies Verbrennungsergebnis aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Aufgrund der gesteigerten thermischen Belastbarkeit kann die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit höheren Temperaturen betrieben werden, wodurch eine Steigerung des Wirkungsgrads erzielbar ist. Nach der Erfindung weisen die Durchtrittsausnehmungen der Drehventile 9 und 10 einen ebenen Flächenbereich auf, der in der Schließstellung des Drehventils parallel zum Kolbenboden 4 verläuft. Damit kann in der dem Verbrennungsraum zugewandten Fläche des Zylinderkopfes zusammen mit den dem Verbrennungsraum zugewandten Flächen der Tellerventile eine einen günstigeren Verbrennungsraum bildende obere Begrenzungsfläche geschaffen werden, die im wesentlichen weniger scharfe Kanten und keine Toträume mehr aufweist.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Drehventile bietet ferner die Möglichkeit, die Durchströmquerschnitte für das Abgas sehr groß zu gestalten, da sich die axiale Länge der Durchtrittsausnehmungen nach Art einer Sekante quer durch den Verbrennungsraum erstrecken kann.

Vorzugsweise ist die Temperatur des besonders thermisch belasteten Drehventils durch von Kühlmittel durchströmte axial verlaufende Kühlbohrungen reduzierbar.

Zur Steigerung der thermischen Belastbarkeit können die Drehventile auch aus keramischem Material bestehen, desgleichen kann auch die Trägerstruktur für jedes Drehventil aus einem keramischen Baukörper bestehen, der integraler Bestandteil des bestehenden Zylinderkopfes ist.

In der nachfolgenden Beschreibung wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel erläutert.

Es zeigen in schematischer Darstellung:

Figur 1 den vom Zylinderkopf 5, dem Zylinder und dem Hubkolben 4 umschlossenen Verbrennungsraum 1 einer Brennkraftmaschine mit einem Tellerventil 7 (und 8 in Figur 4) in Öffnungsstellung und zwei geschlossenen Drehventilen 9 und 10.

Figur 2 den Teilbereich der Brennkraftmaschine nach Figur 1 mit allen Ventilen in Schließstellung, und dem schematisch dargestellten Verbrennungsraum 1.

Figur 3 den Teilbereich der Brennkraftmaschine nach Figur 1 und 2 mit geschlossenem Tellerventil 7, sowie geöffneten Drehventilen 9, 10.

Figur 4 die Schnittaussicht gemäß der Schnittlinie IV - IV in Figur 3.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen gemäß der Schnittführung in Figur 4 die Teilansicht einer Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsraum 1, der von der Zylinderwandung 2 eines Zylinders, dem Kolbenboden 3 eines Hubkolbens 4, und einem Zylinderkopf 5 umschlossen ist. Der Hubkolben 4 ist im Zylinder entsprechend dem Arbeitszylinder einer Brennkraftmaschine auf und ab bewegbar.

Der Zylinderkopf 5 enthält zwei in der Mittelebene 6 (Figur 4) angeordnete Tellerventile 7 und 8, zu denen jeweils im Parallelabstand zwei zylindrische Drehventile 9 und 10 mit Drehachsen 11 und 12 gelagert sind. Die Drehventile 9 und 10 weisen jeweils eine segmentartige Durchtrittsausnehmung 13 und 14, in Form von nach außen, das heißt gemäß Figur 1 und 2 zum Verbrennungsraum 1, offene Ausnehmungen des zylindrischen Drehventilkörpers auf.

Parallel zu den Drehachsen 11 und 12 verlaufen in den Drehventilen 9 und 10 Kühlmittelbohrungen 15 und 16, die mit dem nicht dargestellten Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine in Verbindung steht.

Wie aus Figur 4 zu ersehen, erstreckt sich die Länge der Durchtrittausnehmung 13 und 14, analog jeweils einer Sekante des Zylinders, von einer Zylinderwandung 2 zum jeweils gegenüberliegenden Teil der Zylinderwandung.

Wie ferner aus den Figuren 3 und 4 zu ersehen, in denen sich die Drehventile 10 und 11 in Abgas- Auslassstellung befinden, haben die von den Durchtrittsausnehmungen 13 und 14 jeweils gebildeten Durchtrittspassagen die gleiche Querschnittsfläche wie die der Auslasskanäle 17 und 18 im Zylinderkopf 5.

Im Betrieb der Brennkraftmaschine wird gemäß Figur 1, bei geöffneten Tellerventilen 7 und 8, durch den abwärts bewegten Hubkolben 4, Luft in den Verbrennungsraum 1 gesaugt, bzw. durch Aufladung gedrückt. Die Drehventile 9 und 10 befinden sich in Schließstellung.

Gemäß der Betriebsstellung nach Figur 2 befinden sich der Hubkolben 4 im oberen Totpunkt und die Tellerventile 7 und 8 und die Drehventile 9 und 10 in Schließstellung. In dieser Betriebsphase erfolgt je nach Art der Brennkraftmaschine die Selbst- oder Fremdzündung, bei dem der Hubkolben 4 bei geschlossenen Tellerventilen 7 und 8, und Drehventilen 9 und 10, nach unten zum unterem Totpunkt bewegt wird.

In der Betriebsstellung, wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt, sind die Drehventile 9 und 10 geöffnet und die Tellerventile 7 und 8 geschlossen, der Hubkolben 4 wird nach oben bewegt und drückt die heißen Abgase durch die Durchtrittsausnehmungen 13 und 14 in die Abgaskanäle 17 und 18. Die je nach Betriebsart (Ottomotor oder Dieselmotor) erforderlichen Zündkerzen bzw. Einspritzdüsen sind in den Figuren nicht dargestellt. Diese Baugruppen können zwischen den Tellerventilen 7 und 8 ohne Platzprobleme angeordnet werden.

Der Antrieb, das heißt die Steuerung der Tellerventile 7 und 8, sowie der Drehventile 9 und 10, kann elektrisch oder mechanisch vorgenommen werden.

Bezugszeichenliste erbrennungsraum

ylinderwandung

olbenboden

ubkolben

Zylinderkopf

Mittelebene

Tellerventil, Einlassventil

Tellerventil, Einlassventil

Drehventil, Auslassventil

. Drehventil, Auslassventil

. Drehachse

. Drehachse

. Durchtrittsausnehmung

a. ebene Fläche der Durchtrittsausnehmung

. Durchtrittsausnehmung

a. ebene Fläche der Durchtrittsausnehmung

. Kühlmittelbohrung

. Kühlmittelbohrung

. Abgaskanal

. Abgaskanal