DE3637953A1

DE3637953A1 - Working process of a piston engine, and piston engine working according to this process

Info

Publication number: DE3637953A1
Application number: DE19863637953
Authority: DE
Inventors: Heinz Ussner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-11-07
Filing date: 1986-11-07
Publication date: 1988-05-11

Abstract

In a working process for the operation of a piston engine, it is proposed, in order to increase the power whilst at the same time saving weight and improving the environmental compatibility, to use the exhaust gases themselves to speed up the filling with new fluid and to scavenge the combustion chamber.

Description

Die Erfindung betrifft ein Arbeitsverfahren einer Kol benkraftmaschine, bei der eine durch Selbstzündung von eingespritztem Kraftstoff oder durch Fremdzündung eines Kraftstoffluftgemischs innerhalb der Kolbenkraftma schine erzeugte Energie durch fortlaufende Hubbewe gungen eines Kolbens innerhalb eines Zylinders zwischen seinen Umkehrpunkten (Totpunkten) als Drehmoment an eine Welle abgegeben wird.The invention relates to a working method of a Kol Engine with one by auto-ignition of injected fuel or by spark ignition Air-fuel mixture within the piston force measurement energy generated by continuous lifting movements between a piston within a cylinder between its turning points (dead centers) as torque a wave is emitted.

Zum Antrieb von Land-, Wasser-, und Luftfahrzeugen werden Kolbenkraftmaschinen (Verbrennungsmotoren) be nutzt, die zufolge Verbrennung von eingespritztem Kraftstoff oder durch Fremdzündung eines verdichteten Krafstoffgemischs über Kupplungen und Getriebe die Antriebskräfte auf die Antriebseinrichtungen dieser Fahrzeuge bringen, so daß die Fahrzeuge bewegbar sind.For driving land, water and air vehicles piston engines (internal combustion engines) be uses, according to the combustion of injected Fuel or by spark ignition of a compressed Fuel mixture via couplings and gears Driving forces on the drive devices of this Bring vehicles so that the vehicles are movable.

Bekannt sind bei Kolbenkraftmaschinen im wesentlichen das Viertaktverfahren, bei dem zwei Kurbelwellenum drehungen für einen Arbeitstakt benötigt werden, wo hingegen beim Zweitaktverfahren bei jeder vollen Kur belwellenumdrehung ein Arbeitstakt auftritt.Essentially, piston engines are known the four-stroke process, in which two crankshafts rotations are needed for one work cycle where however, with the two-stroke procedure for every full course a working cycle occurs.

Um eine möglichst saubere Leerung des Zylinders von den verbrannten Abgasen zu erreichen, werden insbesondere bei schnell laufenden Motoren mehrere Auslaßventile an geordnet; zur Füllung des Zylinderraums mit frischen zu verbrennenden Gasen sind dort ebenfalls mehrere Einlaß ventile vorgesehen.To ensure that the cylinder is emptied as cleanly as possible To achieve burned exhaust gases, in particular with high-speed engines, several exhaust valves orderly; to fill the cylinder space with fresh ones burning gases are also multiple inlets there valves provided.

Beim Zweitaktverfahren, das an sich mit Schlitzsteue rungen arbeitet, wurde jedoch auch schon vorgeschlagen, bei einer Gleichstromspülung ein Spülventil zu verwen den (Dubbel Band II, Ausgabe 1966, Seite 159). Eine derartige Anordnung ist jedoch wegen der Drosselwir kung, die durch das Ventil auftritt, nicht geeignet, ein sauberes Spülen des Zylinderraums von verbrannten Abgasen zu gewährleisten.In the two-stroke process, which in itself with slot control works, but has also been suggested to use a flush valve for a DC flush den (Dubbel Volume II, Edition 1966, page 159). A such arrangement, however, is due to the choke that occurs through the valve is not suitable, a clean flushing of the cylinder chamber from burned To ensure exhaust gases.

Darüber hinaus ist bei allen Kraftmaschinen die Steue rung der Ventile in Abhängigkeit der einzelnen Takte aufwendig und verlangt nicht nur bei der Herstellung aufwendige und genaue Herstellungsverfahren für die zur Steuerung dienenden Bauteile, wie Zahnräder oder Ket tentriebe, sondern verlangt auch eine sehr aufwendige Justierung im Zusammenbau um Fehlsteuerungen zu ver meiden. Dieser Aufwand ist unabhängig davon, ob es sich um eine Arbeitsmaschine nach dem Dieselprinzip oder eine nach dem Ottoprinzip arbeitende handelt. Weiterhin ist bei einer derartigen Ventilsteuerung für eine exak te Durchführung der einzelnen Verfahrensschritte Ansau gen, Verdichten, Verbrennen und Expandieren, der Ver schleiß der einzelnen Bauteile nicht zu umgehen. Ins besondere bei einer Steuerung des Energieträgers durch mehrere Ventile im Ein- und im Auslass kann eine exakte Steuerung der Verfahrensschritte nicht durchgeführt werden, so daß ein gewisser Prozentsatz umweltschädi gender Energiestoffe zusätzlich beim Betrieb einer der artigen Kolbenkraftmaschine austritt; ein Leistungsab fall ist darüber hinaus nicht zu vermeiden.In addition, the tax on all power machines valve depending on the individual cycles complex and requires not only in the manufacture elaborate and precise manufacturing process for Control components such as gears or ket shoots, but also requires a very complex Adjustment in the assembly to avoid incorrect controls avoid. This effort is independent of whether it is a diesel engine or one who works according to the Otto principle. Farther is in such a valve control for an exact Execution of the individual process steps Ansau gen, compression, combustion and expansion, the Ver wear of the individual components cannot be avoided. Ins especially when controlling the energy source Multiple valves in the inlet and outlet can be an exact Control of the process steps not carried out be so that a certain percentage of environmentally harmful gender energies when operating one of the like piston engine emerges; a performance level in addition, fall is unavoidable.

Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Leistung von Kolbenkraftmaschinen zu steigern, gleichzeitig den Schadstoffausstoß zu ver mindern und auch eine derartige Kolbenkraftmaschine leichter im Gewicht, und in der Steuerung der Ein- und Auslaßvorgänge leichter überschaubar zu gestalten. Die Lösung dieser Aufgabe geschieht mit den Maßnahmen des in Anspruch 1 unter Schutz gestellten Arbeitsverfahrens einer Kolbenkraftmaschine, insbesondere durch die Steuerung der Öffnungszeit einer Auslaßöffnung durch die Kolbenbewegung, einer Steuerung der Öffnungszeit einer Einlaßöffnung durch den Kolben selbst und die Freigabe eines Teilauslaßquerschnittes für eine be stimmte Zeit zum Aufbau eines auf den restlichen Aus laßquerschnitt wirkenden Unterdrucks. Durch die Verle gung des Steuervorganges Öffnung des Auslasses und des Einlasses in den Bereich des unteren Totpunktes des Kolbens wird mit geringstem Kraftaufwand eine sichere Steuerung erreicht, da in diesem Bereich für relativ geringe Hubbewegungen relativ lange Zeit zur Verfügung steht innerhalb der auch bei hoher Drehzahl der Kraft maschine eine sichere Regelung des Aus- und Einlaßvor ganges für einen Energieträger bewirkt werden kann. Durch diese erfindungsgemäßen Verfahrensschritte wird eine eindeutige Entleerung und Füllung eines Zylinders einer Kolbenkraftmaschine erreicht, ohne daß zusätz liche durch Fehlsteuerung unverbrauchte Energieträger austreten können. Außerdem wird durch diese Verfahrens schritte die Steuerung des Ein- und Auslasses über sichtlich gestaltet, so daß keine Restgasmengen durch Falschsteuerung den Füllungsgrad eines Zylinders einer Kolbenkraftmaschine beeinträchtigen und damit eine Leistungsminderung der Kolbenkraftmaschine zwangsläufig hervorrufen.Based on this, the present invention is the Task based on the performance of piston engines to increase, at the same time to reduce pollutant emissions reduce and also such a piston engine lighter in weight, and in the control of the inputs and Make discharge processes easier to understand. The This task is solved with the measures of in claim 1 protected work procedures a piston engine, in particular by the Control the opening time of an exhaust opening the piston movement, a control of the opening time an inlet opening through the piston itself and the Release of a partial outlet cross-section for a be agreed time to build one on the rest cross section acting negative pressure. By the Verle of the control process opening the outlet and the Inlet into the area of the bottom dead center of the Piston becomes a safe with little effort Control achieved because in this area for relative small lifting movements are available for a relatively long time is within the force even at high speed machine a safe regulation of the exhaust and inlet front can be effected for an energy source. Through these method steps according to the invention a clear emptying and filling of a cylinder reached a piston engine without additional Unused energy sources due to incorrect control can exit. It also goes through this procedure passed the control of the inlet and outlet visibly designed so that no residual gas through Incorrect control of the degree of filling of a cylinder Impact piston engine and thus a Impairment of the piston engine inevitably cause.

In Ausgestaltung des erfinderischen Arbeitsverfahrens, wird mit Anspruch 2 ein Nachladeeffekt der mit min destens einem Zylinder ausgerüsteten Kraftmaschine erreicht und gleichzeitig eine völlige Spülung von restlichem verbranntem Energiemittel aus dem Bereich des Ventils ermöglicht. Durch die Reflexion unver brannten Fluids in der Abgasleitung wird darüber hinaus ein unkontrolliertes Austreten umweltschädigender Ener giestoffe eindeutig vermieden.In designing the inventive working method, is with 2 a reloading effect with min at least one cylinder-equipped engine reached and at the same time a complete flushing of remaining burned energy from the area of the valve. Due to the reflection burned fluids in the exhaust pipe will also an uncontrolled leakage of environmentally harmful energy anti-icing agents clearly avoided.

In Anspruch 3 wird eine Kolbenkraftmaschine zur Durch führung des Verfahrens nach Anspruch 1 unter Schutz gestellt, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, daß ein Ventilteller eines Ventils, welches von einem Kolbenbolzen geführt wird die Auslaßöffnung im Zylin dermantel vom Verbrennungsraum her verschließt, daß eine Verdickung des Ventilschafts mit dem Kolbenbolzen zur Öffnung des Ventils zusammenwirkt, daß das Ventil schaftende sich auf einem Gaspolster mit veränderbarem Druck abstützt, daß gleichzeitig in axialer Richtung koaxial zur Ventilachse sich ein federbelasteter Hohl zylinder auf dem Ventilteller abstützt, daß die Auslaß öffnung und der Hohlzylinder von einem Auslaßkanal um schlossen sind und daß der Hohlzylinder in axialer Richtung federbelastet beweglich ist. Diese erfindungs gemäße Kolbenkraftmaschine verlegt, gegenüber den bis her bekannten, alle Führungs- und Steuerungsaggregate in den Zylinder- und Kolbenraum, so daß Leckverluste nicht über Kriechkanäle an der Auslaßöffnung vorbei ungefiltert in die Umwelt austreten können. Sie offen bart weiterhin eine übersichtliche Steuerung, die einen hohen Füllungsgrad des Zylinderraums sichert, was zu einer konstanten hohen Leistung führt und offenbart gleichzeitig im Hinblick auf die Steuerung gegenüber den bisher bekannten Ventilsteuerungen einen minimalen Gewichtsaufwand, der bisher nicht erreicht wurde. Da rüberhinaus wird die Öffnung des Ventils durch die vom Energieträger bewirkte Bewegung des Kolbens bewirkt.In claim 3, a piston engine for through implementation of the method according to claim 1 under protection which is particularly characterized by that a valve plate of a valve, which by a Piston pin guides the outlet opening in the cylinder the jacket closes from the combustion chamber that a thickening of the valve stem with the piston pin interacts to open the valve that the valve sticking on a gas cushion with changeable Pressure supports that at the same time in the axial direction a spring-loaded hollow coaxial with the valve axis cylinder on the valve plate that supports the outlet opening and the hollow cylinder from an outlet channel are closed and that the hollow cylinder in axial Is spring-loaded movable. This fiction according to the piston engine, compared to the known, all management and control units in the cylinder and piston chamber, so that leakage losses not past creep ducts at the outlet opening can escape into the environment unfiltered. You open continues to bear a clear control, the one high degree of filling of the cylinder chamber ensures what leads and reveals a constant high performance at the same time in terms of control the previously known valve controls a minimal Weight expenditure that has not been achieved so far. There furthermore the opening of the valve is closed by the Movement of the piston causes energy carriers.

Der in Anspruch 4 unter Schutz gestellte durchbohrte Ventilteller einschließlich der am Rande frei auflie genden Membran, stellen ein erfindungsgemäßes Mittel dar, um die reflektierte Fluidmenge in Form einer Nach ladung in den Verbrennungsraum des Zylinders zurück zubringen und gleichzeitig bei der Verdichtung des Fluids eine absolute Dichtheit des Verbrennungsraumes zu gewährleisten.The pierced under protection in claim 4 Valve disc including the one on the edge membrane, represent an agent according to the invention represents the amount of fluid reflected in the form of an after charge back into the combustion chamber of the cylinder bring and at the same time in the compression of the Fluids an absolute tightness of the combustion chamber to guarantee.

Durch die Anordnung von Langlöchern in der Auslaßkanal wand, wie in Anspruch 5 unter Schutz gestellt, wird in Verbindung mit der Federbelastung und der einstellbaren Nockenscheibe eine elektronische Regelung der Abrißkan te, also der Lösung des Hohlzylinders vom Ventilteller ermöglicht und zwar in Abhängigkeit der Drehzahl des Verbrennungsmotors.By arranging elongated holes in the outlet channel wall, as protected in claim 5, is in Connection with the spring load and the adjustable Cam disk an electronic regulation of the tear-off channel te, i.e. the solution of the hollow cylinder from the valve plate allows and depending on the speed of the Internal combustion engine.

Durch Ummantelung der Einlaßöffnung in den Verbren nungsraum mit einer Spirale, wie in Anspruch 6 unter gestellt, wird ein gleichmäßiger Zustrom frischen Fluids erreicht, der darüber hinaus durch die drall unterstützenden Wandteile, eine für den Ausstoß ver brannten Fluids vorteilhafte spiralige Bewegung aus führt.By covering the inlet opening in the burns tion space with a spiral, as in claim 6 below posed, an even influx is fresh Fluids achieved by the swirl supporting wall parts, one for the output ver burned out fluids beneficial spiral motion leads.

In Anspruch 7 wird eine außermittige Anordnung eines Pleuels unter Schutz gestellt, durch die es ermöglicht wird, die Auslaßöffnung im Zylinderkopf maximal zu gestalten.In claim 7, an off-center arrangement of a Connecting rods under protection, which makes it possible the exhaust port in the cylinder head is closed to a maximum shape.

Bei der in Anspruch 8 unter Schutz gestellten elasti schen Ventilhalterung kann es sich um eine mit Gasfeder oder Metallfeder vorgespannte Halterung handeln, die bevorzugt am Ende des Zylinders mittels Stegen ver ankert ist, so daß der Durchtritt des sich bewegenden Pleuels gewahrt ist.In the elasti placed under protection in claim 8 The valve holder can be a gas spring or metal spring biased bracket act preferably ver at the end of the cylinder by means of webs is anchored so that the passage of the moving Connecting rod is preserved.

Die in Anspruch 9 unter Schutz gestellte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes dient insbesondere der exakten Steuerung der Öffnungszeiten des Ventils durch eine wohldefinierte Fläche und der exakten Führung des Ventilschaftes. Erfindungsgemäß kann auch eine auswech selbare Führung im Kolbenboden vorgesehen sein.The embodiment placed under protection in claim 9 the subject of the invention serves in particular precise control of the opening times of the valve a well-defined area and the exact guidance of the Valve stem. According to the invention, one can also be replaced selectable guidance can be provided in the piston crown.

In Anspruch 10 wird in Ausbildung des Erfindungsgegen standes ein kegeliger Auslaßkanal unter Schutz ge stellt, der mit einem geraden Hohlzylinder zur Erhöhung des Unterdrucks für den Austritt von Verbrennungsgasen zusammenwirkt.In claim 10 is in training the invention counter stood a conical outlet duct under protection provides the increase with a straight hollow cylinder of the negative pressure for the escape of combustion gases cooperates.

Die in Anspruch 11 unter Schutz gestellte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes hat einen Doppelkegelstumpf zum Gegenstand zur Erzeugung des Unterdrucks, der mit einem geraden Hohlzylinder, dessen Länge kürzer als die Höhe des Doppelkegelstumpfs ist, zusammenwirkt.The embodiment placed under protection in claim 11 of the subject of the invention has a double truncated cone to the object for generating the negative pressure with a straight hollow cylinder, the length of which is shorter than that The height of the truncated cone is cooperating.

In Anspruch 12 wird eine noch weitere Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes unter Schutz gestellt, bei dem der Auslaßkanal die Kontur eines Venturirohrs besitzt, das von einem Kegelstumpf abgeschlossen wird, und wel ches mit einem geraden Hohlzylinder zusammmenwirkt.In claim 12 a still further embodiment of the Subject of the invention placed under protection, in which the outlet duct has the contour of a Venturi tube, that is closed off by a truncated cone, and wel ches interacts with a straight hollow cylinder.

Der in den Vorrichtungsansprüchen offenbarte Auslaßka nal beinhaltet darüber hinaus Filtereinrichtungen zur Filterung der schädlichen Bestandteile in den Abgasen, Elemente zur Schalldämmung und Elemente, einen für den Betrieb der Kolbenkraftmaschine erforderlichen Rückstau aufrecht zu erhalten.The outlet valve disclosed in the device claims nal also includes filter devices for Filtering the harmful components in the exhaust gases, Soundproofing elements and elements, one for Operation of the piston engine required back pressure to maintain.

Durch das erfinderische Arbeitsverfahren für Kolben kraftmaschinen sowie das daraus resultierende Bau prinzip für Kolbenkraftmaschinen, bei denen die durch einen Verbrennungsvorgang infolge Selbstzündung von eingespritztem Kraftstoff oder durch Fremdzündung eines Kraftstoffgemisches erzeugte Energie, wird durch fort laufende Hubbewegungen eines Kolbens innerhalb eines Zylinders zwischen seinen Umkehrpunkten (Totpunkten) ein Drehmoment abgegeben.Through the inventive working method for pistons engines and the resulting construction principle for piston engines where the through a combustion process due to auto ignition of injected fuel or by spark ignition Fuel mixture generated energy is continued through current stroke movements of a piston within a Cylinder between its turning points (dead centers) given a torque.

Erfindungsgemäß wird das Kraftstoffgemisch bzw. reine Luft über einen um den Zylinder in einer zur Zylinder achse orthogonalen Ebene rundumlaufenden Ringkanal zu geführt. Dieser Ringkanal (in Spiralform), der erfin dungsgemäß einen konstanten oder auch einen veränder lichen Querschnitt haben kann, ist, wie beim Zweitakt verfahren üblich, über ebenfalls rundum angeordnete, in Einströmrichtung schräg stehende Schlitze mit dem Zy linderraum verbunden. According to the fuel mixture or pure Air over one around the cylinder in one to the cylinder axis orthogonal plane around the circumferential ring channel guided. This ring channel (in spiral form), the invented according to a constant or a change cross-section is, as with the two-stroke usual procedure, also arranged around, in Incoming slanted slots with the Zy linderraum connected.

Die Entleerung des Zylinders geschieht über einen schwimmend gelagerten und federbelasteten Hohlzylinder, der auf einer ringförmigen Nockenscheibe über einen Kreuzbolzen in Langlochführungen abgestützt ist. Die Steuerung des Ausströmquerschnittes als Funktion des Lastzustandes, wird durch Drehbewegung der ringförmigen Nockenscheibe, die über Kreuzbolzen auf den Zylinder der Ringdüse wirkt, vorgenommen. Die Ringdüse bildet den Eintrittsquerschnitt zu einem geraden oder gekrümm ten Diffusorraum, in den sich die hochenergetischen Abgasteilchen entspannen können und hierbei den erfor derlichen Unterdruck aufbauen. Im Zustand der Verdich tung und Verbrennung ist der Brennraum dadurch ver schlossen, daß der Ventilteller infolge Innendruck und Federkraftunterstützung in seine Dichtfläche gedrückt wird.The cylinder is emptied via a floating and spring-loaded hollow cylinder, the one on an annular cam disc over a Cross bolt is supported in slot guides. The Control of the discharge cross-section as a function of Load state, is caused by rotary movement of the annular Cam disc over cross bolt on the cylinder the ring nozzle acts. The ring nozzle forms the entrance cross-section to a straight or curved th diffuser space, in which the high-energy Exhaust particles can relax and the expl Build up the negative pressure. In the state of compression The combustion chamber is thereby prevented and burned concluded that the valve plate due to internal pressure and Spring force support pressed into its sealing surface becomes.

Nach dem Zündvorgang nimmt der Kolben bei seiner Bewe gung in Richtung "Unterem Totpunkt" in der notwendigen steuerzeitlichen Position das federbelastete Ventil über einem Anschlag zwischen Ventilschaft und Kolben bolzen mit, so daß sich dadurch der Brennraum öffnet und die Abgase über die Ringdüse in den Diffusor ein strömen können.After the ignition process, the piston picks up when moving direction towards "bottom dead center" in the necessary timing position of the spring-loaded valve over a stop between the valve stem and piston bolt with, so that the combustion chamber opens and the exhaust gases through the ring nozzle into the diffuser can flow.

Der Öffnungsweg der Ringdüse ist dabei begrenzt durch die Position der Nockenscheibe in Funktion des Lastzu standes. Die Spülung und Befüllung geschieht analog dem Gleichstromprinzip im Zweitaktverfahren.The opening path of the ring nozzle is limited by the position of the cam disc as a function of the load befitting. The flushing and filling is done in the same way DC principle in the two-stroke process.

Durch das der Ringdüse nachgeschaltete Diffusorprinzip wird die Energie der heißen Abgase optimal dazu einge setzt, den Füllvorgang zu ermöglichen.Due to the diffuser principle downstream of the ring nozzle the energy of the hot exhaust gases is optimally used sets to enable the filling process.

Das Ventil ist erfindungsgemäß stehend durch den Kol benboden und Kolbenbolzen geführt. Die Steuerung des Ventils geschieht erfindungsgemäß durch den Kolben über einen Anschlag zwischen dem Ventilschaft und dem Kol benauge oder einer anderen geeigneten Stelle. Das Ven til ist an seiner Schaftunterseite mechanisch, hydro pneumatisch oder auf andere Weise federnd und gedämpft gelagert.The valve is standing according to the invention by the Kol benboden and piston pin. The control of the According to the invention, the valve takes place via the piston a stop between the valve stem and the Kol or another suitable place. The Ven til is mechanical, hydro on its underside pneumatic or otherwise resilient and damped stored.

Der Ventilteller hat an seiner Oberseite die Form einer Kugelabschnittfläche. Der Ausströmkanal wird durch entsprechende Formgebung von dem äußeren Gehäuse ei nerseits und der geometrischen Ausbildung von Ventil teller und Ringdüsenzylinder andererseits, gebildet.The valve disc has the shape of a on its top Sphere section surface. The outflow channel is through appropriate shape of the outer housing egg on the other hand and the geometric design of the valve plate and ring nozzle cylinder on the other hand, formed.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.The invention is described below with reference to the drawing explained in more detail.

Es zeigen schematisch:They show schematically:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine erfindungs gemäße Kraftmaschine während des Verdichtungs hubs Fig. 1 shows a vertical section through a fiction, contemporary engine during the compression stroke

Fig. 2 einen weiteren senkrechten Schnitt durch diese Kraftmaschine während des Öffnungsvorganges der Ringdüse Fig. 2 shows a further vertical section through this engine during the opening process of the ring nozzle

Fig. 3 einen noch weiteren senkrechten Schnitt durch diese Kraftmaschine bei geöffneter Ringdüse und Fig. 3 shows a still further vertical section through this engine with the ring nozzle open and

Fig. 4 einen durchbohrten Ventilteller mit federnder Membran. Fig. 4 shows a pierced valve plate with a resilient membrane.

In den Figuren werden gleiche Bauteile mit denselben Bezugsziffern versehen. Gemäß Fig. 1 ist ein Kolben 1 einer Brennkraftmaschine über ein Pleuel 2 mit einer Kurbelwelle 3 beweglich verbunden. Während des Verdich tungshubes bewegt sich der Kolben vom unteren zum obe ren Totpunkt entlang einer Innenwand 4 eines Zylinders 5. Im Bereich des oberen Totpunktes des Kolbens 1 wird entweder in die verdichtete Luft Kraftstoff über eine Düse 6 eingespritzt (Dieselverfahren) oder das verdich tete Kraftstoffluftgemisch durch eine anstelle der Düse 6 tretende Zündkerze 6 a gezündet (Ottoverfahren).In the figures, the same components are provided with the same reference numbers. Referring to FIG. 1, a piston 1 is an internal combustion engine via a connecting rod 2 to a crank shaft 3 movably connected. During the compression stroke, the piston moves from bottom to top dead center along an inner wall 4 of a cylinder 5 . In the area of top dead center of the piston 1 is in either the compressed air, fuel is injected via a nozzle 6 (diesel process) or the compaction preparing fuel-air mixture by a spark plug instead of the nozzle 6 passing 6a ignited (Otto process).

Durch die explosionsartige Verbrennung des brennbaren Gemisches, wird der Kolben 1 in Richtung eines unteren Totpunktes bewegt und somit die Kurbelwelle 3 über die Pleuelstange 2 angetrieben. Die Pleuelstange 2 ist in einem Kolbenbolzen 7 gelagert (vgl. auch Fig. 2 und 3). In diesem Kolbenbolzen 7 ist auch ein Ventilschaft 8 eines Ventils 9 (vgl. Fig. 4) gelagert, welches einen Verbrennungsraum 10 gegen einen Auslaß 11 mittels Ven tilteller 12 abschließt. Zunächst vergrößert sich der Verbrennungsraum 10 und das Ventil 9 tritt aus dem Kol benboden 13 eines Taschenkolbens aus.Due to the explosive combustion of the combustible mixture, the piston 1 is moved towards a bottom dead center and the crankshaft 3 is thus driven via the connecting rod 2 . The connecting rod 2 is supported in a piston pin 7 (see also FIGS. 2 and 3). In this piston pin 7 is also a valve stem 8 of a valve 9 (see. Fig. 4) is mounted, which closes a combustion chamber 10 against an outlet 11 by Ven tilteller 12 . First, the combustion chamber 10 increases and the valve 9 emerges from the Kol benboden 13 of a pocket piston.

Wie in Fig. 2 dargestellt, bewegt sich der Kolben 1 soweit nach unten, bis er mit seinem Kolbenbolzen 7 bzw. mit einer Aufschlagplatte 14, die am Bolbenbolzen 7 angeordnet ist, auf eine Verdickung 15 des Ventil schaftes 8 auftrift.As shown in Fig. 2, the piston 1 moves down until it with its piston pin 7 or with an impact plate 14 , which is arranged on the pin 7 , on a thickening 15 of the valve stem 8 hits.

Hierdurch wird der Ventilteller 12 von einer Dichtflä che 16 des Zylinderkopfes 17 abgehoben, so daß die ver brannten Gase durch eine sich bildende Ringöffnung 18 infolge ihrer hohen Energie in den Auslaß 11 austreten können.As a result, the valve plate 12 is lifted from a Dichtflä surface 16 of the cylinder head 17 so that the ver burned gases can escape through a ring opening 18 formed due to their high energy in the outlet 11 .

Ein von einer Feder 19 über Kreuzbolzen 20 gehaltener Hohlzylinder 21 ist zunächst weiterhin mit dem Ventil teller 12, infolge der Feder 19, verbunden. Hierdurch entsteht in dem sich an die Ringöffnung 18 anschlies senden Ringkanal 22, dessen Wandungen zum einen die Außenwand des Hohlzylinders 21, und zum anderen die Innenwand einer Austrittsöffnung 23 sind, eine derart hohe Geschwindigkeit, daß im Bereich des noch geschlos senen Hohlzylinders 21, ein beachtlicher Unterdruck entsteht. A held by a spring 19 via cross pin 20 hollow cylinder 21 is initially still connected to the valve plate 12 , due to the spring 19 . This creates in the adjoining the ring opening 18 send ring channel 22 , the walls of which are on the one hand the outer wall of the hollow cylinder 21 and on the other hand the inner wall of an outlet opening 23 , such a high speed that in the region of the still closed hollow cylinder 21 , a considerable negative pressure arises.

Zwischen Kreuzbolzen 20 und Zylinderkopf 17 ist eine verstellbare Nockenscheibe 24 vorgesehen. Mittels der in Verbindung mit den in Langlöchern 25 geführten Kreuzbolzen 20 und in Verbindung mit der Feder 19, wird der Zeitpunkt bestimmt, zu dem der Ventilteller 12 vom Hohlzylinder 21, freikommt. Hierdurch wird die gesamte Auslaßöffnung 29 im Zylinderkopf freigegeben, so daß auch das restliche verbrannte Fluid durch den Hohlzy linder 21 hindurch abströmen kann. Diese Abströmung be schleunigt durch den im Auslaß 11 herrschenden Unter druck, der durch die mit hoher Geschwindigkeit durch den Ringkanal 22 ausströmenden Anfangsgasmenge erzeugt wird.An adjustable cam disk 24 is provided between the cross pin 20 and the cylinder head 17 . The point in time at which the valve disk 12 is released from the hollow cylinder 21 is determined by means of the cross bolts 20 guided in elongated holes 25 and in connection with the spring 19 . As a result, the entire outlet opening 29 is opened in the cylinder head, so that the remaining burned fluid through the Hohlzy cylinder 21 can flow through. This outflow be accelerated by the prevailing in the outlet 11 under pressure, which is generated by the high-speed flowing out through the annular channel 22 initial gas amount.

Der Ventilschaft 8 selbst ist mit seinem unteren Ende 40 in einer elastischen Ventilhalterung 41 geführt, die über Streben 42 mit dem Zylinder 5 verbunden ist. Die elastische Ventilhalterung 41, die beispielsweise als Gasfeder oder mechanische Feder ausgebildet sein kann, bewirkt, daß der Ventilteller 12 beim Verdichtungshub, wenn sich die Aufschlagplatte 14 von der Verdickung 15 des Ventilschaftes 8 löst, gegen die Dichtfläche 16 des Zylinderkopfes 17 gepreßt wird.The valve stem 8 itself is guided with its lower end 40 in an elastic valve holder 41 which is connected to the cylinder 5 via struts 42 . The elastic valve holder 41 , which can be designed, for example, as a gas spring or mechanical spring, causes the valve disk 12 to be pressed against the sealing surface 16 of the cylinder head 17 during the compression stroke when the impact plate 14 detaches from the thickening 15 of the valve stem 8 .

Infolge des erzeugten Unterdruckes durch die Strömung im Ringkanal 22 werden die noch im Verbrennungsraum 10 vorhandenen verbrannten Fluidbestandteile sehr rasch abtransportiert.As a result of the negative pressure generated by the flow in the annular channel 22 , the burned fluid components still present in the combustion chamber 10 are removed very quickly.

Bei weiterem Bewegen des Kolbens 1 in Richtung auf sei nen unteren Totpunkt zu, werden Einlaßkanäle 26 freige geben (vgl. Fig. 3). Die in der Zylinderwand 4 befind lichen Einlaßkanäle 26 sind über eine an der Zylinder außenwand angeordnete Spirale 27 miteinander verbunden. Durch die Spirale 27 wird entweder Luft oder ein Ben zinluftgemisch den Einlaßkanälen 26 zugeführt. Infolge der spiraligen Zufuhr von frischem Fluid, welches durch Ausgestaltung der Zylinderwandteile zwischen den Ein laßkanälen 26 als Strömungsleitkörper 28 unterstützt wird, wird auch im Verbrennungsraum 10 der Kraftma schine eine spiralige Strömung des frischen Fluids vorherrschen. Hierdurch wird praktisch das gesamte verbrannte Fluid aus dem Verbrennungsraum ausgespült.If the piston 1 is moved further in the direction of its lower dead center, inlet ducts 26 are released (see FIG. 3). The in the cylinder wall 4 union union channels 26 are connected to each other via a spiral 27 arranged on the cylinder outer wall. By the spiral 27 either air or a Ben zinluft mixture is fed to the inlet channels 26 . As a result of the spiral supply of fresh fluid, which is supported by the design of the cylinder wall parts between the inlet ducts 26 as a flow guide 28 , a spiral flow of the fresh fluid will also prevail in the combustion chamber 10 of the engine. As a result, practically all of the burned fluid is flushed out of the combustion chamber.

Der Auslaß 11 ist, wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt, in seinem an den Zylinderkopf anschließenden Bereich als Diffusor 31 ausgebildet, erfindungsgemäß mit einem Diffusorwinkel bevorzugt von 7° bis 11°. Hierdurch wird das Ausspülen verbrannten Fluids weiter unterstützt und es ergibt sich hiermit auch die erfindungsgemäße Mög lichkeit, durch Reflexion von frischem Medium, welches infolge Spülung ebenfalls in den Auslaß 11 geführt wird, an einer Rückwand 30 des Diffusors 31 dieses über das in Fig. 4 dargestellte Ventil 9 in den Verbren nungsraum zurückzuführen.The outlet 11 , as shown in FIGS . 1 to 3, is designed in its region adjoining the cylinder head as a diffuser 31 , according to the invention preferably with a diffuser angle of 7 ° to 11 °. Thereby, the rinsing is further supported burned fluid and there is hereby also Mög invention friendliness, by reflection of fresh medium that is passed as a result of flushing also in the outlet 11, to a rear wall 30 of the diffuser 31 of this via the in Fig. 4 valve 9 shown in the combus tion space.

Das in Fig. 4 dargestellte Ventil 9, besitzt in seinem Ventilteller 12 Durchgangsbohrungen 34. Die in Richtung auf den Verbrennungsraum 10 weisenden Öffnungen 35 sind mit einer federnden Membran 36 abgedeckt. Die federnde Membran stützt sich zum einen am Schaft 8 des Ventils 9 ab und zum anderen ist es frei am Rand 37 des Ventil tellers 12 gelagert.The valve 9 shown in FIG. 4 has 12 through bores 34 in its valve plate. The openings 35 pointing in the direction of the combustion chamber 10 are covered with a resilient membrane 36 . The resilient membrane is supported on the one hand on the shaft 8 of the valve 9 and on the other hand it is freely supported on the edge 37 of the valve plate 12 .

Tritt nun durch Reflexion an der Rückwand 30 des Dif fusors 31 eine Rückströmung von frischem Fluid ein, so wird dieses durch die Durchgangsbohrungen 34 unter Überwindung der Federkraft der Membran 36 in den Ver brennungsraum 10 einströmen. Zu diesem Zeitpunkt ist der Druck im Verbrennungsraum 10 noch so gering, daß die reflektierten Fluidströme eine Nachladung der Fül lung im Verbrennungsraum 10 bewirken. Während des Ver dichtungsvorganges wird die Membran 36 an die Untersei te des Ventiltellers 12 gepreßt, so daß ein Ausströmen von Fluid eindeutig vermieden wird. Now occurs by reflection on the rear wall 30 of the Dif fusors 31 a backflow of fresh fluid, this will flow through the through holes 34 while overcoming the spring force of the membrane 36 in the combustion chamber 10 Ver. At this point in time, the pressure in the combustion chamber 10 is still so low that the reflected fluid flows cause a recharge of the filling in the combustion chamber 10 . During the sealing process, the membrane 36 is pressed onto the underside of the valve plate 12 , so that an outflow of fluid is clearly avoided.

Durch diese Ausgestaltung des Ventils 9, wird zusätz lich ein unkontrollierter Austritt von frischem Fluid aus der Kolbenkraftmaschine vermieden.This configuration of the valve 9 additionally prevents an uncontrolled escape of fresh fluid from the piston engine.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist der Auslaß im Bereich um den Zylinder, einschließlich Zylinderkopf, mit einem lösbaren Mantel 37 umgeben. Damit ist einmal die Gewähr der leichten Zugänglichkeit und die Sicherheit vor un kontrolliertem Austritt von Fluid gegeben.As shown in Fig. 1, the outlet in the area around the cylinder, including the cylinder head, is surrounded by a releasable jacket 37 . This ensures easy access and security against uncontrolled leakage of fluid.

Claims

1. Working method of a piston combustion engine, in which a substance by self-ignition of injected force or air mixture by spark ignition of a fuel within the piston engine energy generated by continuous lifting movements of a piston inside a cylinder between its reversal points (dead points) is given as a torque to a shaft marked in characterized is characterized in that its, the ignition point next reversal point (top dead center) (point lower Tot) after ignition of the energieerzeu constricting fluid of the piston (1) to his, the ignition site remote reversal point is moved, shortly before reaching the bottom dead center controlled by the piston movement an outlet opening ( 29 ) for the exit of the combustion gases from the piston engine is continuously opened, via a predetermined piston path, which is smaller than the piston path to the dead center, only a constant partial area of an outlet channel cross-section to produce a negative pressure in the rest Exhaust port cross-section is released, when the entire outlet channel cross-section is released by the piston, an inlet opening for the entry of fresh fluid into the piston engine is opened, that after passage of the piston through bottom dead center from the piston ( 1 ), first the inlet opening, and ge controls the piston path, then the outlet opening is closed and that with a movement of the piston in the area of top dead center by auto-ignition of the injected fuel or by spark ignition of the fuel mixture, the piston is driven to the stroke.

2. The method according to claim 1, characterized in that entrained fresh fluid due to its reflection in the exhaust pipe from the burned for the high-speed emptying fluids from the cylinder ( 5 ) in an exhaust pipe ( 11 ) Chen negative pressure entrained Combustion chamber is returned.

3. Piston engine with at least one cylin dergehäuse, at least one, movable therein on ordered pistons with piston rings, which carries a Kol benbolzen and via a connecting rod the piston is connected to a rotatable crankshaft, which is connected in a, with the cylinder housing Crankcase is mounted, with at least one closable inlet opening for air, a nozzle for the entry of compressed fuel into the combustion chamber of the cylinder and at least one closable outlet opening for combustion gases or with at least one closable inlet opening for a fuel-air mixture, a spark plug in the combustion chamber of the Cylinder and at least one ver closable outlet opening for combustion gases for performing the method according to claim 1 and / or 2, characterized in that in the cylinder dermantel at least one closable by the movable piston inlet opening ( 26 ) for Lu to be compressed ft- or to be compressed fuel-air mixture is provided that an in the combustion chamber ( 10 ) arranged, the cylinder housing penetrating outlet opening ( 29 ) is provided, which can be closed with a valve plate ( 12 ) of a valve ( 9 ), the shaft ( 8 ) the Kol benboden of the piston ( 1 ) penetrates, in the piston pin ( 7 ) that the valve stem ( 8 ) carries a thickening in the region of its free end and that the shaft end is supported on a gas cushion which can be changed in pressure, that in Extension of the valve axis on the sensor side of the valve plate ( 12 ) an axially extending hollow cylinder ( 21 ) is provided, the outer diameter of which is smaller than the inside diameter of the closable outlet opening ( 29 ), that another, connectable to the cylinder Exhaust duct is easily seen, the inside diameter is equal to the inside diameter of the closable Auslaßöff opening ( 29 ) that the Ausl aßkanal carries elongated holes ( 25 ) which penetrate the outlet channel wall on an axis orthogonal to the valve axis, that the hollow cylinder ( 21 ) carries bolts ( 20 ) which are guided in the ( 25 ) spring-loaded, and that the outlet channel from a closed jacket ( 37 ) to give.

4. Piston engine according to claim 3, in particular for performing the method according to claim 2, characterized in that the valve disk ( 12 ) has through bores ( 34 ) that their openings towards the combustion chamber ( 10 ) ( 35 ) through a resilient membrane ( 36 ), which is freely supported on the underside of the valve plate ( 12 ) on its edge ( 37 ), can be closed.

5. Piston engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the outlet channel carries elongated holes ( 25 ) that in the hollow cylinder ( 21 ) bolts ( 20 ) are provided which are guided in the elongated holes ( 25 ) of the outlet channel that a on the outlet channel supporting spring ( 19 ) is provided which prestresses the bolt ( 20 ) and that between the bolt ( 20 ) and cylinder head ( 17 ) an adjustable cam ( 24 ) is provided.

6. Piston engine, according to one or more of the preceding claims, characterized in that the inlet openings provided in a plane orthogonal to the cylinder axis in the cylinder wall are surrounded by a spiral channel ( 27 ), and that the cylinder wall parts remaining between the inlets ( 26 ) is designed as a flow guide body ( 28 ).

7. Piston engine, according to one or more of the preceding claims, characterized in that the connecting rod ( 2 ) from the center of the piston sets ver is connected to the piston pin ( 7 ).

8. Piston engine, according to one or more of the preceding claims, characterized in that an elastic valve holder ( 41 ) is vorgese hen, which is supported at the lower end of the cylinder ( 5 ).

9. Piston engine, according to one or more of the preceding claims, characterized in that the piston pin ( 7 ) has an impact plate ( 14 ), and that the piston pin ( 7 ) is a replaceable guide for the valve stem ( 8 ) be.

10. Piston engine, according to one or more of the preceding claims, characterized in that the outlet channel ( 23 ) is designed as an opening cone and that within the outlet channel ( 23 ) a straight hollow cylinder ( 21 ) at a distance from the inner wall of the outlet channel ( 23rd ) is arranged.

11. Piston engine, according to one or more of the preceding claims, characterized in that the outlet channel ( 23 ) is designed as a double truncated cone and that the length of the straight hollow cylinder arranged within the outlet channel ( 21 ) is less than the height of a truncated cone.

12. Piston engine, according to one or more of the preceding claims, characterized in that the inner wall of the outlet channel ( 23 ) has the contour of a Venturi tube that a truncated cone connects to the Venturi tube, the base circle diameter of which is equal to the final diameter of the Venturi tube and that within the outlet channel ( 23 ) is a straight hollow cylinder ( 21 ) from the inside wall of the outlet channel is angeord net, the length of which is smaller than the length of the Venturi tube.