DE19925445A1

DE19925445A1 - Reciprocating piston internal combustion engine has inlet valve installed in piston, and stop is provided to open valve when coming into contact with valve stem when piston is in bottom dead centre position

Info

Publication number: DE19925445A1
Application number: DE1999125445
Authority: DE
Inventors: Peter Pelz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2000-12-14

Abstract

The engine's inlet valve(18) is installed in the piston(2), and a stop(24) is provided which in the region of the piston's bottom dead centre position comes into contact with the stem(16) of the valve so that the valve opens. The stop may be adjustable and formed by a rotatable cam. The crank drive is formed as a double crank arrangement, with the piston connected via connecting rods(8) to two contra-rotating cranks(10) rotating at the same speed and thereby linear guided.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a reciprocating internal combustion engine according to the preamble of Main claim.

Üblicherweise haben Hubkolbenbrennkraftmaschinen eines oder mehrere Einlaßventile und eines oder mehrere Auslaßventile, die im Zylinderkopf angeordnet sind und die in die Ar beitskammer bzw. dem Brennraum hinein und aus ihm heraus führende Ladungswechsel wege freigeben. Die Einström- und Ausströmquerschnitte, die von solchen Ventilen freige geben werden können, sind verhältnismäßig begrenzt. Es ist bekannt, Hubkolbenbrenn kraftmaschinen nach dem Viertaktverfahren oder dem Zweitaktverfahren arbeiten zu las sen, wobei für das Zweitaktverfahren Anordnungen bekannt sind, in denen die Ventile als Schlitze in der Zylinderwand ausgebildet sind, die vom Kolbenhemd überfahren werden. Solche Schlitze bedingen bestimmte Hemdkonstruktionen des Kolbens und sind hinsichtlich ihrer Öffnungsfunktionen kaum steuerbar.Reciprocating internal combustion engines typically have one or more intake valves and one or more exhaust valves, which are arranged in the cylinder head and which in the Ar into the combustion chamber or the combustion chamber and out of it leading charge changes release paths. The inflow and outflow cross sections that clear of such valves can be given are relatively limited. Reciprocating piston is known engines to work according to the four-stroke process or the two-stroke process sen, for which two-stroke arrangements are known in which the valves as Slits are formed in the cylinder wall, which are run over by the piston skirt. Such slots require certain shirt constructions of the piston and are regarding their opening functions hardly controllable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Hubkolbenbrennkraftma schine derart weiterzubilden, daß mit ihr gute Füllungen, d. h. hohe Drehmomente, erziel bar sind und thermodynamisch günstige Voraussetzungen für eine schadstoffarme Verbren nung gegeben sind.The invention has for its object a generic reciprocating internal combustion engine seem to further develop such that good fillings, d. H. high torques, achieved are bar and thermodynamically favorable conditions for a low-pollutant combustion are given.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.This object is achieved with the features of the main claim.

Erfindungsgemäß ist das normalerweise als Tellerventil ausgebildete Einlaßventil im Kol ben angeordnet. Damit werden die für den Ladungswechselkammer zur Verfügung stehen de Querschnitte sowohl im Kolben als auch im Zylinderkopf genutzt und es stehen große Ladungswechselquerschnitte zur Verfügung, die insgesamt strömungsgünstig ausgebildet werden können. Ein weiterer Vorteil, der mit der Erfindung erzielt wird, liegt darin, daß die Ladung die Arbeitskammer vom Kolben zum Zylinderkopf, d. h. etwa in axialer Rich tung der Arbeitskammer, ohne wesentliche Bewegungsumkehr durchströmen kann. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die erfindungsgemäße Hubkolbenbrennkraftmaschine nach dem Zweitaktverfahren betrieben wird. Mit der Erfindung wird eine Kühlung des Kolbens erzielt, wodurch thermisch weniger belastbare Öle eingesetzt werden können oder sogar ein ölfreier Betrieb denkbar ist.According to the invention, the inlet valve, which is normally designed as a poppet valve, is in the col ben arranged. This will make them available for the gas exchange chamber de Cross sections are used both in the piston and in the cylinder head and there are large ones Charge exchange cross-sections are available, which are generally aerodynamically designed can be. Another advantage achieved with the invention is that the charge moves the working chamber from the piston to the cylinder head, d. H. approximately in the axial direction can flow through the working chamber without a significant reversal of movement. This is particularly advantageous if the reciprocating piston internal combustion engine according to the invention is operated according to the two-stroke process. With the invention, a cooling of the Pistons achieved, so that less thermally stable oils can be used or even oil-free operation is conceivable.

Die Unteransprüche 2 bis 4 sind auf vorteilhafte Möglichkeiten zur Steuerung des im Kol ben angeordneten Einlaßventils gerichtet.The subclaims 2 to 4 are advantageous ways of controlling the in the col ben arranged inlet valve directed.

Der Anspruch 5 kennzeichnet eine vorteilhafte Führung der Frischluft durch den Kurbel raum.The claim 5 characterizes an advantageous guidance of the fresh air through the crank room.

Mit dem Anspruch 6 wird eine großflächige Einströmung der Frischluft in die Arbeitskam mer erzielt.With claim 6 is a large-scale inflow of fresh air into the work chamber always achieved.

Der Anspruch 7 kennzeichnet eine weitere vorteilhafte Möglichkeit, der Arbeitskammer durch den Kolben hindurch Frischluft zuzuführen.Claim 7 characterizes a further advantageous possibility, the working chamber supply fresh air through the piston.

Mit der Konstruktion gemäß dem Anspruch 8 werden vielfältige Möglichkeiten zur La dungssteuerung geschaffen.With the construction according to claim 8, various possibilities for La control created.

Gemäß dem Anspruch 9 eignet sich die erfindungsgemäße Maschine besonders gut für den Einsatz des sogenannten Doppelkurbeltriebs, da bei diesem Trieb die Mitte des Kolbenbo dens von unten her zugänglich ist.According to claim 9, the machine according to the invention is particularly well suited for the Use of the so-called double crank drive, because with this drive the middle of the piston assembly dens is accessible from below.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10 wird mit der Erfindung eine Zweitaktmaschine mit sehr guter Effizienz geschaffen.According to the features of claim 10, the invention is a two-stroke engine created with very good efficiency.

Die Erfindung eignet sich für Otto-Motoren, Dieselmotoren, Pumpen usw.The invention is suitable for Otto engines, diesel engines, pumps, etc.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.The invention is described below with reference to schematic drawings, for example and explained with further details.

Es stellen dar:They represent:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Brennkraftmaschine mit im Kolben angeordnetem Einlaßventil, Fig. 1 shows a cross section through an internal combustion engine having arranged in the piston intake valve,

Fig. 2 eine Detailansicht zur Erläuterung der Betätigung des Einlaßventils und der Frischluftzufuhr, Fig. 2 is a detailed view for explaining the operation of the intake valve and the fresh air supply,

Fig. 3 eine Detailansicht zur Erläuterung einer Ventilkonstruktion, Fig. 3 is a detailed view for explaining a valve construction,

Fig. 4 Ansichten zur Erläuterung einer abgeänderten Ausführungsform eines Ventils mit integrierter Luftführung, Fig. 4 are views for explaining a modified embodiment of a valve with an integrated air duct,

Fig. 5 eine Detailansicht einer weiteren Ausführungsform einer Brennkraftmaschine und Fig. 5 is a detail view of another embodiment of an internal combustion engine and

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Brennkraftmaschine. Fig. 6 shows a cross section through a further embodiment of an internal combustion engine.

Gemäß Fig. 1 arbeitet ein Kolben 2 einer Brennkraftmaschine in einen Zylinder 4, und be grenzt eine Arbeitskammer 6. Referring to FIG. 1, a piston 2 operates an internal combustion engine in a cylinder 4, and a working chamber 6 be limited.

Der Kolben 3 ist über Pleuel 8 mit Kurbelscheiben 10 eines an sich bekannten Doppelkur beltriebs verbunden, die über nicht dargestellte Verzahnungen ineinandergreifen und mit gleicher Drehzahl gegensinnig drehen. Auf diese Weise ist der Kolben 3 innerhalb des Zy linders 6 linear geführt und bewegt sich reibungsarm weitgehend seitenkraftfrei längs der Zylinderwand. Der Kurbeltrieb ist innerhalb eines Gehäuses 12 aufgenommen, das mit dem Zylinder 4 verbunden ist.The piston 3 is connected via connecting rods 8 with crank disks 10 of a double cure known per se, which interlock via gears (not shown) and rotate in opposite directions at the same speed. In this way, the piston 3 is linearly guided within the cylinder 6 and moves with little friction along the cylinder wall, largely without lateral force. The crank mechanism is accommodated within a housing 12 which is connected to the cylinder 4 .

Der Boden des mit einer Mulde 14 ausgebildeten Kolbens 2 wird vom Schaft 16 eines Tel lerventils 18 durchdrungen, dessen Teller 20 derart geformt ist, daß seine Unterseite dem Kolbenboden angepaßt ist und seine Oberseite bei geschlossenem Ventil eine von scharfen Übergängen freie Kontur der Mulde 14 ergibt.The bottom of the piston 2 designed with a trough 14 is penetrated by the shank 16 of a Tel lerventils 18, the plate 20 is shaped such that its bottom is adapted to the piston head and its upper side with a closed valve a of sharp transitions free contour of the trough 14 results in .

Das Tellerventil 18 wird von einer Feder 22 normalerweise in Schließstellung gehalten.The poppet valve 18 is normally held in the closed position by a spring 22 .

In der dargestellten Stellung des Kolbens 2, in der sich dieser annähernd in seinem unteren Totpunkt befindet, liegt der Schaft 16 an einem am Gehäuse 12 angebrachten Anschlag 24 an, so daß das Ventil geöffnet ist und aus dem Kurbelraum Luft durch zwischen der Au ßenfläche des Schaftes 16 und dem Kolben durch eine Verrippung des Schaftes 16 gebilde te Kanäle einströmen kann. Die Formgebung des Ventiltellers 20 und der Innenkontur der Mulde 14 ist derart, daß günstige Bedingungen für die Einströmung von Frischluft in die Arbeitskammer 6 geschaffen sind. Diese Frischluft strömt durch ein in dem Gehäuse 12 ausgebildetes Rückschlagventil 26 hindurch ein.In the illustrated position of the piston 2 , in which it is approximately in its bottom dead center, the shaft 16 rests against a stop 24 attached to the housing 12 , so that the valve is open and air from the crank chamber is between the outer surface of the outer surface Shaft 16 and the piston can flow through a ribbing of the shaft 16 formed te channels. The shape of the valve plate 20 and the inner contour of the trough 14 is such that favorable conditions are created for the inflow of fresh air into the working chamber 6 . This fresh air flows through a check valve 26 formed in the housing 12 .

Im Kopf des Zylinders 4 arbeitet ein Auslaßventil 28 oder arbeiten mehrere Auslaßventile, die verbrannte Ladung einem Auslaßkanal 30 zuführen. Da im Zylinderkopf kein Einlaß ventil vorgesehen ist, kann das oder können die Auslaßventile mit großen Abströmquer schnitten ausgebildet werden. Im Zylinderkopf ist in an sich bekannter Weise eine Ein spritzdüse 32 sowie ggf. eine Zündkerze 34 angeordnet. In the head of the cylinder 4 , an exhaust valve 28 operates or a plurality of exhaust valves operate, which supply burned charge to an exhaust port 30 . Since there is no intake valve provided in the cylinder head, this or the exhaust valves can be cut with large discharge cross sections. In the cylinder head, a spray nozzle 32 and optionally a spark plug 34 are arranged in a manner known per se.

Die Funktion des Motors ist wie folgt:
Es sei angenommen, der Kolben 2 befinde sich im oberen Totpunkt (gestrichelt eingezeich net), wobei das Tellerventil 18 geschlossen ist. Der Brennraum ist weitgehend durch den Innenraum der Mulde 14 gebildet, die frische Ladung enthält, die durch die Zündkerze 34 gezündet wird. Das Auslaßventil 28 ist zu.The function of the engine is as follows:
It is assumed that the piston 2 is at top dead center (dashed line), the poppet valve 18 is closed. The combustion chamber is largely formed by the interior of the trough 14 , which contains fresh charge that is ignited by the spark plug 34 . The outlet valve 28 is closed.

Während des nun einsetzenden Arbeitshubs bewegt sich der Kolben 2 nach unten und dabei wird das Rückschlagventil 26 geschlossen. Während der Abwärtsbewegung des Kolbens, unmittelbar nachdem die Ladung verbrannt ist, öffnet das Auslaßventil 28, das beispiels weise von einer Nockenwelle betätigt wird, so daß eine Ausströmung der Ladung durch den Auslaßkanal 28 stattfindet. Bei Fortsetzung der Abwärtsbewegung des Kolbens 2 ge langt der Schaft 16 in Anlage an den Anschlag 24, so daß das Ventil 20 öffnet und eine Strömung der im Kurbelraum komprimierten Frischluft in die Mulde 14 bzw. die Arbeits kammer 6 einsetzt, die die verbrannte Ladung zusätzlich in den Auslaßkanal 30 drückt. Bei der dann einsetzende Aufwärtsbewegung des Kolbens 2 öffnet das Rückschlagventil 20 in Folge des im Inneren des Gehäuses 12 entstehenden Unterdrucks, so daß Frischluft in den Raum unter den Kolben 2 einströmt. Das Auslaßventil 28 schließt kurz bevor der Kolben 2 seinen oberen Totpunkt erreicht. In die Mulde 14 wird Kraftstoff aus der Einspritzdüse 32 eingespritzt, so daß im oberen Totpunkt der geschilderte Zyklus erneut beginnt.During the working stroke now starting, the piston 2 moves downward and the check valve 26 is closed. During the downward movement of the piston, immediately after the charge is burned, the exhaust valve 28 opens, which is actuated, for example, by a camshaft, so that the charge flows out through the exhaust passage 28 . Continuing the downward movement of the piston 2 ge reaches the shaft 16 in contact with the stop 24 , so that the valve 20 opens and a flow of the compressed fresh air in the crank chamber into the trough 14 or the working chamber 6 , which also uses the burned charge presses into the outlet channel 30 . When the piston 2 then starts to move upward, the check valve 20 opens as a result of the negative pressure which arises in the interior of the housing 12 , so that fresh air flows into the space under the piston 2 . The outlet valve 28 closes shortly before the piston 2 reaches its top dead center. Fuel is injected into the depression 14 from the injection nozzle 32 , so that the cycle described begins again at top dead center.

Es versteht sich, daß bei Betrieb als Dieselmotor die Zündkerze 34 fehlen kann.It is understood that the spark plug 34 may be missing when operating as a diesel engine.

Durch zweckentsprechende Ausbildung der Verrippung des Schaftes 16 kann in die Mulde eine Einströmung mit einem um die Zylinderachse gerichteten Drall erfolgen, in deren Kern von der Einspritzdüse 32 Kraftstoff eingespritzt wird, wodurch eine außerordentlich effiziente Verbrennung möglich ist. Wegen der weitgehenden Gestaltungsfreiheit hinsicht lich der Einströmbedingungen und der Muldenform lassen sich die thermodynamischen Voraussetzungen für eine hinsichtlich des Wirkungsgrades und/oder des Schadstoffaus stoßes günstige Verbrennung optimal an die jeweiligen Verhältnisse anpassen. Dabei bleiben der Kolben und die Zylinderwand kühl, was geringere mechanische Beanspruchungen bedeutet.By appropriately designing the ribbing of the shaft 16 , an inflow into the trough with a swirl directed around the cylinder axis can take place, in the core of which fuel is injected from the injection nozzle 32 , whereby an extremely efficient combustion is possible. Because of the extensive design freedom with regard to the inflow conditions and the shape of the trough, the thermodynamic requirements for combustion that is favorable in terms of efficiency and / or pollutant emissions can be optimally adapted to the respective conditions. The piston and the cylinder wall remain cool, which means less mechanical stress.

Der Anschlag 24 kann mittels einer Hydraulik oder eines Elektromotors verschiebbar an dem Gehäuse 12 angebracht sein, so daß sich die Öffnungsfunktion des Tellerventils 18 steuern läßt. Der Anschlag kann auch durch einen drehbaren Nocken gebildet sein.The stop 24 can be slidably attached to the housing 12 by means of hydraulics or an electric motor, so that the opening function of the poppet valve 18 can be controlled. The stop can also be formed by a rotatable cam.

Es versteht sich, daß die Außenrippen am Schaft 16 derart ausgebildet sein können, daß sie bereits in einem Abstand vom Ventilteller 20 enden, so daß der Ventilteller 20 nicht zwingend die Dichtfunktion ausüben muß, sondern die zwischen den Rippen ausgebildeten Kanäle erst in die Mulde 14 hinein öffnen, wenn das Ventil 18 teilweise geöffnet ist.It goes without saying that the outer ribs on the shaft 16 can be designed such that they already end at a distance from the valve plate 20 , so that the valve plate 20 does not necessarily have to perform the sealing function, but rather the channels formed between the ribs first into the trough 14 open into it when the valve 18 is partially open.

Die Feder 22 sorgt dafür, daß das Ventil 18 zuverlässig schließt, wenn es nicht am An schlag 24 anliegt. Bei Ausbildung des Ventils als Differenzdruck- oder Klappenventil kann die Feder entfallen. Auch der Anschlag 24 ist bei bestimmten Ausführungsformen nicht zwingend erforderlich, wenn das Ventil 18 als Differenzdruckventil ausgebildet sein kann, das in der Nähe des unteren Totpunkts wegen des Überdrucks unterhalb des Kolbens öffnet und schließt, sobald der Druck in der Arbeitskammer 6 größer ist als im Inneren des Gehäuses 12.The spring 22 ensures that the valve 18 closes reliably when it is not present on the stroke 24 . If the valve is designed as a differential pressure or flap valve, the spring can be omitted. Also, the stop 24 is not absolutely necessary in certain embodiments if the valve 18 can be designed as a differential pressure valve which opens and closes near bottom dead center due to the excess pressure below the piston as soon as the pressure in the working chamber 6 is greater than in the Inside of the housing 12 .

Es versteht sich weiter, daß durch das Ventil 18 nicht nur Frischluft, sondern - insbesondere bei Otto-Motoren - Frischgas oder Frischladung zugeführt werden kann.It is further understood that the valve 18 not only supplies fresh air, but - especially in gasoline engines - fresh gas or fresh charge.

Fig. 2 zeigt eine Ausbildung der Anordnung derart, daß die Frischluftzufuhr vom Inneren des Kurbelgehäuses getrennt ist. Für funktionsähnliche Bauteile sind die gleichen Bezugs zeichen wie in Fig. 1 verwendet. Fig. 2 shows an embodiment of the arrangement such that the fresh air supply is separated from the inside of the crankcase. For functionally similar components, the same reference signs are used as in Fig. 1.

Innerhalb des Gehäuses 12 (in Fig. 2 nicht dargestellt) ist starr ein Luftführungsgehäuse 40 angebracht, das einen zylinderartigen, umlaufende Vorsprung 42 aufweist, der in dich tende Anlage an einen entsprechenden, zylinderartigen Vorsprung 44 des Kolbens 2 kommt. Vom Boden des Luftführungsgehäuses 40 steht ein Ansatz 46 vor, dessen oberes Ende den Anschlag 24 bildet. Von dem Luftführungsgehäuse 40 führt ein gestrichelt einge zeichneter Kanal 48 in den Außenraum, wobei in der Mündung des Kanals 48 nach außen das Rückschlagventil 26 angeordnet ist.Inside the housing 12 (not shown in Fig. 2), an air guide housing 40 is rigidly attached, which has a cylindrical, circumferential projection 42 which comes into contact with a corresponding, cylindrical projection 44 of the piston 2 . A projection 46 projects from the bottom of the air guide housing 40 , the upper end of which forms the stop 24 . From the air duct housing 40 a dashed channel 48 leads into the outside, the check valve 26 being arranged in the mouth of the channel 48 to the outside.

Die Funktion der Anordnung gemäß Fig. 2 entspricht der der Fig. 1, wobei jedoch der Verdichtungsraum erheblich kleiner ist. Um dies zu kompensieren, kann der Frischluft kanal 48 von einem Ladegebläse mit unter Überdruck stehender Luft versorgt werden, wo bei das Rückschlagventil 26 fehlen kann.The function of the arrangement according to FIG. 2 corresponds to that of FIG. 1, but the compression space is considerably smaller. To compensate for this, the fresh air channel 48 can be supplied by a charging fan with excess air, where the check valve 26 may be missing.

Im dargestellten Beispiel kommt der Vorsprung 44 von dem Vorsprung 42 bei einer Auf wärtsbewegung des Kolbens 2 frei, so daß das Innere des Luftführungsgehäuses 40 mit dem Inneren des Kurbelgehäuses verbunden ist, wodurch, falls der Kurbelmechanismus mit Öl geschmiert werden muß, die Gefahr besteht, daß Öl mit in den Brennraum gelangt. Um dies zu unterbinden, kann zwischen den Vorsprüngen 42 und 44 oder zwischen dem Vor sprung 42 und dem Kolben 2 ein nicht dargestellter Balg angeordnet sein, der für eine ständige Trennung des Kurbelgehäuses vom Inneren des Luftführungsgehäuses sorgt. Im letzteren Fall kann der Vorsprung 44 am Kolben 2 entfallen.In the example shown, the projection 44 is released from the projection 42 when the piston 2 moves upward, so that the interior of the air guide housing 40 is connected to the interior of the crankcase, so that if the crank mechanism needs to be lubricated with oil, there is a risk that that oil gets into the combustion chamber. To prevent this, a bellows, not shown, can be arranged between the projections 42 and 44 or between the pre-jump 42 and the piston 2 , which ensures a constant separation of the crankcase from the inside of the air duct housing. In the latter case, the projection 44 on the piston 2 can be omitted.

Alternativ kann die Anordnung gemäß Fig. 2 auch derart sein, daß die Vorsprünge 42 und 44 während des gesamten Kolbenhubs in gegenseitiger Überlappung sind. Zusätzlich kann zwischen beiden eine Dichtung angeordnet sein, sodaß das Innere des Luftzuführungsraumes zuverlässig gegen das Innere des Kurbelgehäuses abgedichtet ist.Alternatively, the arrangement according to FIG. 2 can also be such that the projections 42 and 44 are in mutual overlap during the entire piston stroke. In addition, a seal can be arranged between the two, so that the interior of the air supply space is reliably sealed against the interior of the crankcase.

Fig. 3 zeigt Details einer Ventilkonstruktion, wobei Fig. 3a einen Querschnitt und Fig. 3b eine Ansicht von oben auf das Ventil zeigt. Fig. 3 shows details of a valve construction, wherein Fig. 3a is a cross sectional view and FIG. 3b is a view from above of the valve.

Der Teller des Tellerventils 18 ist als Lochplatte 50 ausgebildet, die auf dem Boden des Kolbens 2 im geschlossen Zustand des Ventils 18 aufliegt. Im Boden des Kolbens 2 sind von der Mitte sternförmig nach außen verlaufende Nuten 52 ausgespart, die in der Ansicht gemäß Fig. 3b gestrichelt eingezeichnet sind. Wie ersichtlich, sind Löcher 54 der Loch platte 50 in Bereichen außerhalb der Nuten 52 ausgebildet. Wenn das Tellerventil 18 ge schlossen ist, liegt die Lochplatte 50 unter Abdichtung an den nicht ausgesparten Bereichen des Kolbenbodens 2 an. Sobald das Ventil 18 öffnet und vom Kolben 2 abhebt, kann die außerhalb des Schaftes 16 durch den Kolben 2 hindurchströmende Frischluft aus den Nuten 52 ausströmen und durch die Löcher 54 hindurch in die Arbeitskammer strömen. Auf diese Weise wird eine großflächige Einströmung der Frischluft erzielt, die gleichzeitig zur Küh lung der Lochplatte 50 beiträgt. Die Lochplatte 50 kann bis unmittelbar an die Zylinderwand herangeführt sein.The plate of the poppet valve 18 is designed as a perforated plate 50 which rests on the bottom of the piston 2 in the closed state of the valve 18 . In the bottom of the piston 2 , grooves 52 which run outward in the shape of a star are recessed from the center and are shown in dashed lines in the view according to FIG. 3b. As can be seen, holes 54 of the perforated plate 50 are formed in areas outside the grooves 52 . When the poppet valve 18 is closed, the perforated plate 50 is sealed against the non-recessed areas of the piston head 2 . Once the valve 18 opens and lifts from the piston 2, the through-flowing outside of the shaft 16 by the piston 2 of fresh air out of the grooves 52 can flow and flow through the holes 54 into the working chamber. In this way, a large-scale inflow of fresh air is achieved, which simultaneously contributes to the cooling of the perforated plate 50 . The perforated plate 50 can be brought up directly to the cylinder wall.

Fig. 4 zeigt in a) eine seitliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Kolbens mit Einlaßventil und in b) einen Schnitt durch die Figur a) längs der Ebene b-b. Fig. 4 shows in a) a side view of a further embodiment of a piston with an inlet valve and in b) a section through the figure a) along the plane bb.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist der Schaft 56 des Ventils 18 hohl ausgebildet und durchragt den Kurbeltrieb. Der Schaft 56 ist mittels gehäusefesten Führungen 58 ge führt und weist in der Nähe seines unteren Endes eine radiale Lufteinlaßöffnung 60 und in der Nähe seines den Ventilteller zugewandten Endes radiale Luftauslaßöffnungen 62 auf. Der Anschlag zur Betätigung des Ventils 18 ist im Beispiel der Fig. 4 durch eine Nocken welle 64 gebildet, die einen beweglichen bzw. verstellbaren Anschlag darstellt.In the embodiment according to FIG. 4, the shaft 56 of the valve 18 is hollow and extends through the crank mechanism. The shaft 56 is guided by means of guides 58 fixed to the housing and has a radial air inlet opening 60 in the vicinity of its lower end and radial air outlet openings 62 in the vicinity of its end facing the valve plate. The stop for actuating the valve 18 is formed in the example of FIG. 4 by a cam shaft 64 , which represents a movable or adjustable stop.

Wie aus Fig. 4b ersichtlich, weist der Doppelkurbeltrieb jeweils zwei Kurbelscheiben 10a und 10b auf, die über eine Welle 12a und 12b starr miteinander verbunden sind. Es sind insgesamt vier Pleuel 8 vorgesehen, die an Pleuelzapfen 66 und entsprechenden Lagerun gen am Kolben 2 angreifen. Der Schaft 56 erstreckt sich mittig durch den Kurbeltrieb hin durch. As can be seen from FIG. 4b, the double crank drive has two crank disks 10 a and 10 b, which are rigidly connected to one another via a shaft 12 a and 12 b. A total of four connecting rods 8 are provided, which attack on connecting rod journals 66 and corresponding bearings on the piston 2 . The shaft 56 extends through the center of the crank mechanism.

Wie ersichtlich, kann in der dargestellten geöffneten Stellung des Ventils Luft aus einem beispielsweise unter Überdruck stehenden Luftzufuhrkanal 70 in den Schaft 56 einströmen und aus den nicht in Überdeckung mit dem Kolben 2 befindlichen Auslaßöffnungen 62 aus strömen. Bei geschlossenem Ventil sind die Auslaßöffnungen 62 durch die Kolbenwandung verschlossen. Die Ausbildung des Ventils mit einem großflächigen Teller hat den Vorteil, daß dieser Teller, der während der Verbrennung den Kolbenboden bildet, durch die ein strömende Frischluft wirksam gekühlt wird.As can be seen, in the illustrated open position of the valve, air can flow into the shaft 56 from an air supply channel 70 that is, for example, under pressure and can flow out of the outlet openings 62 that are not in overlap with the piston 2 . When the valve is closed, the outlet openings 62 are closed by the piston wall. The formation of the valve with a large-area plate has the advantage that this plate, which forms the piston crown during combustion, is effectively cooled by the flowing fresh air.

Mittels der Nockenwelle 64 kann die Öffnungsdauer des Ventils verlängert werden und kann die Geschwindigkeit, mit der der Schaft auf den Anschlag bzw. die Nockenwelle auf prallt, vermindert werden. Wenn der Motor im Zweitaktverfahren betrieben wird, dreht sich die Nockenwelle 64 ebenso wie eine das oder die Auslaßventile antreibende Nocken welle mit Kurbelwellendrehzahl. Wenn der Motor im Viertaktverfahren betrieben werden soll, dreht sich die das oder die Auslaßventile betätigende Nockenwelle mit halber Kurbel wellendrehzahl. Die Nockenwelle 64 kann dann beispielsweise durch einen Anschlag er setzt werden, der nach jedem zweiten Bewegungszyklus in die Bewegungsbahn des Schafts zur Öffnung des Ventils 18 hineinbewegt wird. Auch ein solcher gemäß Fig. 4 beispiels weise radial bewegter Anschlag kann in axialer Richtung des Schaftes verstellt werden.By means of the camshaft 64 , the opening duration of the valve can be extended and the speed at which the shaft impacts on the stop or the camshaft can be reduced. When the engine is operated in a two-stroke process, the camshaft 64 rotates as does a camshaft which drives the exhaust valve or valves at crankshaft speed. If the engine is to be operated in the four-stroke process, the camshaft actuating the exhaust valve or valves rotates at half the crankshaft speed. The camshaft 64 can then be set, for example, by a stop which is moved into the path of movement of the shaft to open the valve 18 after every second movement cycle. Also such a stop as shown in FIG. 4, for example radially, can be adjusted in the axial direction of the shaft.

Es versteht sich, daß die Ausführungsform des Ventils gemäß Fig. 4 dahingehend geändert werden kann, daß der Schaft 56 einen ortsfesten Rohrstutzen (nicht dargestellt) überragt. Die Luft- oder Gaszufuhr erfolgt dann in den Rohrstutzen beispielsweise unterhalb des Kurbeltriebs. Der Schaft endet oberhalb des Kurbeltriebs und weist einen Bund auf, der mit einem beispielsweise als Nocken ausgebildeten Anschlag zusammenwirkt.It is understood that the embodiment of the valve according to FIG. 4 can be changed such that the shaft 56 projects beyond a stationary pipe socket (not shown). The air or gas is then fed into the pipe socket, for example below the crank mechanism. The shaft ends above the crank mechanism and has a collar which interacts with a stop designed, for example, as a cam.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Brennkraftmaschine, die sich von den bisherigen dadurch unterscheidet, daß der Zylinder 4 unterhalb des Kolbens 72 eine Trennwand 74 aufweist, durch die ein Schaft 76 des Kolbens 72 unter Abdichtung beweglich hindurchge führt ist. Der Kurbeltrieb des Kolbens 72 ist in Fig. 5 nicht dargestellt. Der Kurbeltrieb ist mit dem unteren Ende des Schafts 76 verbunden und beispielsweise als Doppelkurbel trieb gemäß Fig. 1 ausgebildet. Der Kurbeltrieb kann auch ein konventioneller Kurbeltrieb mit nur einer Kurbelscheibe sein, der an dem Schaft 76 angreift, wobei die Führung des Schaftes im Zylinder derart ausgebildet ist, daß ein Kippen verhindert ist. Fig. 5 shows an embodiment of the internal combustion engine, which differs from the previous ones in that the cylinder 4 below the piston 72 has a partition 74 through which a shaft 76 of the piston 72 is movably guided by sealing. The crank mechanism of the piston 72 is not shown in FIG. 5. The crank mechanism is connected to the lower end of the shaft 76 and is designed, for example, as a double crank mechanism according to FIG. 1. The crank mechanism can also be a conventional crank mechanism with only one crank disk, which engages the shaft 76 , the guide of the shaft in the cylinder being designed in such a way that tilting is prevented.

Es sind zwei verschiedene Arten von Einlaßventilen dargestellt, wobei das Einlaßventil 18a mit einer Nockenwelle 64 als Anschlag zusammenwirkt, wohingegen der Anschlag für das Einlaßventil 18b durch die Trennwand 74 selbst gebildet ist. Es können beide Arten von Einlaßventilen, eine Art von Einlaßventil mehrfach oder nur ein Einlaßventil vorgesehen sein. Es versteht sich, daß die Nockenwelle 64 oder ein verstellbarer Anschlag in der Kammer 78 angeordnet sein kann.There are two different types of inlet valves shown, the inlet valve 18 a cooperating with a camshaft 64 as a stop, whereas the stop for the inlet valve 18 b is formed by the partition 74 itself. Both types of intake valves, one type of intake valve multiple or only one intake valve can be provided. It is understood that the camshaft 64 or an adjustable stop can be arranged in the chamber 78 .

Der Raum zwischen der Trennwand 74 und dem Kolben 72 bzw. dessen Boden bildet eine Frischluftkammer 78, die vom Kurbelraum völlig getrennt ist und in unterschiedlichster Weise genutzt werden kann. Beispielsweise kann die Frischluftkammer 78 durch ein oder mehrere entsprechend angeordneten Ventile 80 als Verdichterkammer genutzt werden, ähn lich wie das Innere des Kurbelgehäuses gemäß Fig. 1. Über das Ventil 80 kann die 78 auch mit von einem Ladegebläse zusätzlich vorverdichteter Luft beschickt werden usw.The space between the partition 74 and the piston 72 or the bottom thereof forms a fresh air chamber 78 which is completely separated from the crank chamber and can be used in a wide variety of ways. For example, the fresh air chamber 78 by one or more suitably arranged valves are used 80 as a compression chamber, similarity Lich as the interior of the crankcase of Fig. 1. About the valve 80 may be 78 charged with by a supercharger in addition precompressed air, etc.

Die Erfindung wurde anhand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben. Diese Ausführungs beispiele können in mannigfaltiger Weise verändert und in ihren Merkmalen miteinander kombiniert werden.The invention has been described using a few exemplary embodiments. This execution Examples can be changed in a variety of ways and with each other in their characteristics be combined.

Die Kombination des mit dem Einlaßventil versehenen Kolbens und des Doppelkurbeltriebs hat den Vorteil, daß das Zentrum des Kolbens vom Kurbelraum her gut zugänglich ist, der seitenkraftfrei laufende Kolben mit großer Fläche ausgebildet sein kann und die Zusatzmas se des Ventils die Gebrauchstauglichkeit nicht nachteilig beeinflußt.The combination of the piston provided with the inlet valve and the double crank drive has the advantage that the center of the piston is easily accessible from the crankcase lateral force-free pistons can be formed with a large area and the additional measures se of the valve does not adversely affect the usability.

Durch zweckentsprechende Ausgestaltung der Außenumfänge der Kurbelscheiben 10 der Fig. 1 und deren Zusammenwirken mit entsprechenden, im Gehäuse 12 angeordneten Luft führungen oder der Innenwand des Gehäuse 12 selbst können die Kurbelscheiben 10 selbst zur Luftverdichtung benutzt werden, wobei diese verdichtete Luft dann durch den Kolben 2 hindurch in die Arbeitskammer 6 geleitet wird.By appropriate design of the outer circumferences of the crank disks 10 of FIG. 1 and their interaction with corresponding, in the housing 12 arranged air guides or the inner wall of the housing 12 itself, the crank disks 10 themselves can be used for air compression, this compressed air then through the piston 2nd is passed through into the working chamber 6 .

Die Ausbildung der Nuten 52 (Fig. 4) oder der Auslaßöffnungen 62 (Fig. 6) ist vorteilhaf terweise derart, daß die Einströmung der Frischladung mit einer Komponente in Umfangs richtung (Drall) erfolgt.The formation of the grooves 52 ( Fig. 4) or the outlet openings 62 ( Fig. 6) is advantageously t such that the inflow of the fresh charge takes place with a component in the circumferential direction (swirl).

Fig. 6 zeigt eine insgesamt der Ausgangsform gemäß Fig. 4 ähnliche Brennkraftmaschine. Für funktionsähnliche Bauteile sind die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 4 verwendet. FIG. 6 shows an internal combustion engine that is similar overall to the starting form according to FIG. 4. The same reference numerals as in FIG. 4 are used for functionally similar components.

Der Schaft 56 des Ventils 18 endet bei dieser Ausführungsform oberhalb der Kurbelscheiben 10 in einem Bund 86, mit dem ein gegebenenfalls verstellbarer Anschlag 24 zusammenwirkt. In den Schaft 56 hinein erstreckt sich ein an dem nicht dargestellten Motorgehäuse starr angebrachter Rohrstutzen 88, dem über den Luft- bzw. Gaszufuhrkanal 70 Frischladung zugeführt wird. Die Längen des Rohrstutzens 88 und des Schaftes 56 sind derart aufeinander abgestimmt, daß während des gesamten Kolbenhubs eine Überlappung zwischen beiden bestehen bleibt, sodaß eine zuverlässige Trennung zwischen dem Inneren des Kurbelgehäuses und der in die Arbeitskammer 6 einströmenden Frischluft bzw. Frischladung gewährleistet ist.In this embodiment, the shaft 56 of the valve 18 ends above the crank disks 10 in a collar 86 with which an optionally adjustable stop 24 interacts. A pipe socket 88 rigidly attached to the motor housing (not shown) extends into the shaft 56 and is fed with fresh charge via the air or gas supply channel 70 . The lengths of the pipe socket 88 and the shaft 56 are coordinated with one another such that an overlap between the two remains during the entire piston stroke, so that a reliable separation between the interior of the crankcase and the fresh air or fresh charge flowing into the working chamber 6 is ensured.

In weiterer Abänderung zu den bisher geschilderten Ausführungsformen ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 das Auslaßventil 28 mittig im Zylinder angeordnet und weist eine Fläche auf, die fast annähernd so groß ist wie die Bohrung des Zylinders 4. Die Einspritzung beispielsweise von Dieselkraftstoff erfolgt bei dieser Ausführungsform durch einen in dem Schaft des Auslaßventils 28 ausgebildeten Kanal 90 hindurch, der in einer Einspritzdüse 92 endet. In a further modification to the previously described embodiments, in the embodiment according to FIG. 6, the outlet valve 28 is arranged in the center of the cylinder and has an area which is almost approximately as large as the bore of the cylinder 4 . In this embodiment, for example, diesel fuel is injected through a channel 90 formed in the shaft of the exhaust valve 28 , which ends in an injection nozzle 92 .

Es versteht sich, daß auch die Ausführungsform gemäß Fig. 6 für einen Ottomotor geeignet ist, wobei die Elektroden der Zündkerze am Auslaßventil 28 angebracht sein können, das Auslaßventil durchragen können oder seitlich des Auslaßventils am Zylinder angebracht sein können. Die Einspritzung des Kraftstoffes kann ebenfalls durch den Kanal 90 hindurch oder im Bereich des Zufuhrkanals 70 oder innerhalb des Rohrstutzens 88 erfolgen.It is understood that the embodiment according to FIG. 6 is also suitable for a gasoline engine, wherein the electrodes of the spark plug can be attached to the exhaust valve 28 , the exhaust valve can protrude or can be attached to the side of the exhaust valve on the cylinder. The fuel can also be injected through the channel 90 or in the region of the supply channel 70 or within the pipe socket 88 .

Claims

1. Reciprocating internal combustion engine, containing
a with a crank mechanism ( 8 , 10 ) cooperating piston ( 2 ; 72 ) which reciprocates in a cylinder ( 4 ) with alternating reduction and enlargement of an ar working chamber ( 6 ),
an inlet device controlled by an inlet valve ( 18 ) through which fresh charge can be fed through the working chamber, and
one of a mounted on the cylinder outlet valve ( 28 ) controlled from lasseinrichtung through which burned charge can escape, characterized in that the inlet valve ( 18 ) is arranged in the piston ( 2 ; 72 ).

2. Reciprocating internal combustion engine according to claim 1, characterized in
that a stop ( 24 ; 64 ; 74 ) is provided, which comes into contact with a stem ( 16 ; 76 ) of the inlet valve ( 18 ) in the region of the bottom dead center of the piston ( 2 ; 72 ) in such a way that the inlet valve opens.

3. Reciprocating internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the stop ( 64 ) is adjustable.

4. Reciprocating internal combustion engine according to claim 3, characterized in that the stop is formed by a rotatable cam ( 64 ).

5. Reciprocating internal combustion engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the piston ( 2 ) has a projection ( 44 ) which plunges in the area of the lower dead center under sealing in a corresponding projection ( 42 ) of an air guide housing ( 40 ) to pass through the flowing with open intake valve (18) in air doe working chamber (6).

6. Reciprocating internal combustion engine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the inlet valve ( 18 ) has an at least partially covering the piston crown over perforated plate ( 50 ) and the piston crown is formed with air distribution grooves ( 52 ), the holes ( 54 ) and the air distribution grooves ( 52 ) are arranged in such a way that the perforated plate closes the air distribution grooves in the closed state of the valve ( 18 ) and in the open state of the valve, an inflow of air through the Luftver parts and releases the holes.

7. Reciprocating internal combustion engine according to claim 7, characterized in that a shaft ( 56 ) of the inlet valve ( 18 ) is hollow and forms an inflow channel for the air.

8. Reciprocating piston internal combustion engine according to one of claims 1 to 7, characterized in that the piston ( 72 ) has a shaft ( 76 ) which is guided in a partition ( 74 ) on the side of the piston facing away from the working chamber ( 6 ) is formed in the cylinder ( 4 ), a chamber formed between the partition and the piston forming a fresh air chamber ( 78 ) through which and the piston through which the working chamber is supplied with fresh air.

9. Reciprocating internal combustion engine according to one of claims 1 to 8, characterized in that the crank mechanism is designed as a double crank mechanism, in which the piston ( 2 ) via connecting rods ( 8 ) with two oppositely rotating at the same speed cranks ( 10 ) and thereby linear is led.

10. Reciprocating internal combustion engine according to one of claims 1 to 9, characterized characterized in that the machine works according to the two-stroke process.