DE102006001370B4 - Swash-plate engine - Google Patents
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Abstract
Taumelscheiben-Brennkraftmaschine mit zusätzlichem Niederdruckarbeitszylinder 27 zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades. Die Verbesserung wird durch eine zweite Expansionsstufe des Abgases aus dem Hochdruckarbeitszylinder 14 erreicht.Swash plate internal combustion engine with additional low-pressure working cylinder 27 to improve the overall efficiency. The improvement is achieved by a second expansion stage of the exhaust gas from the high pressure working cylinder 14.
Description
Mit einer Taumelscheiben-Brennkraftmaschine entsprechend dieser Erfindung ist es möglich, die im Abgas des Arbeitszylinders enthaltene Restenergie in Arbeit umzusetzen und damit den Wirkungsgrad einer Brennkraftmaschine zu verbessern.With a swash plate type internal combustion engine according to this invention, it is possible to put the residual energy contained in the exhaust gas of the working cylinder into work and thus to improve the efficiency of an internal combustion engine.
Dazu wird ein zusätzlicher Niederdruckarbeitszylinder in die Taumelscheiben-Brennkraftmaschine integriert. Die noch unter hohem Druck stehenden heißen Abgase des Arbeitzylinders, der in folge Hochdruckarbeitszylinder genannt wird, werden den Niederdruckarbeitszylinder zugeleitet, um sich dort unter Abgabe von Arbeit weiter zu entspannen und abzukühlen.For this purpose, an additional low-pressure working cylinder is integrated into the swashplate internal combustion engine. The still under high pressure hot exhaust gases of the working cylinder, which is called in consequence high-pressure working cylinder, the low-pressure working cylinder supplied to continue to relax there under the release of labor and cool.
In den bekannten Brennkraftmaschinen werden die Abgase gar nicht oder nur teilweise für den Antrieb eines Turboladers, zu Heizzwecken oder zur Erzeugung von Hochdruckdampf genutzt.In the known internal combustion engines, the exhaust gases are not or only partially used for driving a turbocharger, for heating purposes or for the production of high-pressure steam.
Die Taumelscheiben-Brennkraftmaschine gemäß dieser Erfindung basiert auf einer Zweitakt-Taumelscheiben-Brennkraftmaschine nach Patentschrift
Sie hat einen Verdichterzylinder, einen Hochdruckarbeitszylinder und einen Niederdruckarbeitszylinder. Der Hubraum des Verdichterzylinders ist vorzugsweise größer als der Hubraum des Hochdruckarbeitszylinders. Der Niederdruckarbeitszylinder hat einen Hubraum der gleich groß oder größer ist, als der Hubraum des Hochdruckarbeitszylinders.It has a compressor cylinder, a high-pressure working cylinder and a low-pressure working cylinder. The capacity of the compressor cylinder is preferably greater than the displacement of the high-pressure working cylinder. The low-pressure working cylinder has a displacement equal to or greater than the displacement of the high-pressure working cylinder.
Die Verbrennungsluft oder das Brenngasgemisch wird vom Kolben des Verdichterzylinders bei dessen Aufwärtshub über ein Membranventil angesaugt, beim Abwärtshub verdichtet und im Bereich des unteren Todpunktes über Überstromkanäle in den Hochdruckarbeitszylinder geleitet. Der beim Abwärtshub des Verdichterzylinders aufgebaute Gaswechseldruck ist etwa gleich groß wie der Restdruck im Hochdruckarbeitszylinder am unteren Todpunkt des Hochdruckkolbens vom vorherigen Arbeitstakt. Damit wird ein sicherer Gaswechsel erreicht.The combustion air or the fuel gas mixture is sucked by the piston of the compressor cylinder in its upward stroke via a diaphragm valve, compressed in the downstroke and passed in the region of the lower dead center via overflow channels in the high-pressure working cylinder. The built-up during the downward stroke of the compressor cylinder gas exchange pressure is about the same size as the residual pressure in the high-pressure working cylinder at the bottom dead center of the high-pressure piston from the previous power stroke. This ensures a safe gas exchange.
Der Hochdruckkolben und der Verdichterkolben sind miteinander fest verbunden, also einteilig, und gemeinsam über eine Pleuelstange mit dem Taumelscheibentriebwerk verbunden. Im Bereich des oberen Todpunktes des Kolbens im Hochdruckarbeitszylinder erfolgt die Verbrennung des nun hoch verdichteten Gas-Luftgemisches.The high pressure piston and the compressor piston are firmly connected to each other, so one piece, and connected together via a connecting rod with the swash plate engine. In the area of the top dead center of the piston in the high-pressure working cylinder, the combustion of the now highly compressed gas-air mixture takes place.
Wenn im Verdichterzylinder nur Luft verdichtet wurde, muss Treibstoff im Bereich des oberen Todpunktes des Kolbens in den Brennraum des Hochdruckarbeitszylinders eingespritzt werden. Der Hochdruckteil der erfindungsgemäßen Taumelscheiben-Brennkraftmaschine arbeitet im Zweitaktverfahren.If only air was compressed in the compressor cylinder, fuel must be injected in the area of the top dead center of the piston into the combustion chamber of the high-pressure working cylinder. The high-pressure part of the swashplate internal combustion engine according to the invention operates in a two-stroke process.
Der Auslasskanal des Hochdruckarbeitszylinders ist über eine Druckleitung mit dem Niederdruckarbeitszylinder verbunden. Der Niederdruckkolben bewegt sich gegenläufig synchron zum Hochdruck- und Verdichterkolben. Das beim Gaswechsel aus dem Hochdruckarbeitszylinder ausgestoßene heiße Abgas gelangt so mit seinem Restdruck in den Niederdruckarbeitzylinder dessen Niederdruckkolben in diesem Moment auf dem oberen Todpunkt ist. Beim Abwärtshub des Niederdruckkolbens entspannt sich das Abgas weiter, kühlt ab und gibt damit Arbeit ab, die über die Pleuelstange des Niederdruckkolbens auf die Taumelscheibe und damit an die Hauptwelle abgegeben wird.The outlet channel of the high-pressure working cylinder is connected via a pressure line to the low-pressure working cylinder. The low-pressure piston moves in opposite synchronism with the high-pressure and compressor pistons. The hot exhaust gas discharged from the high-pressure working cylinder during gas exchange thus arrives at the residual pressure in the low-pressure working cylinder whose low-pressure piston at this moment is at the top dead center. During the downward stroke of the low-pressure piston, the exhaust gas further relaxes, cools down and thus discharges work, which is discharged via the connecting rod of the low-pressure piston to the swash plate and thus to the main shaft.
Beim anschließenden Aufwärtshub des Niederdruckkolbens wird dessen Abgas dann durch ein nockenwellengesteuertes Auslassventil in die Auslassleitung ausgestoßen.During the subsequent upward stroke of the low-pressure piston, the exhaust gas is then expelled through a camshaft-controlled exhaust valve in the outlet.
Das Volumen der Druckleitung zwischen dem Auslasskanal des Hochdruckarbeitszylinders und des Niederdruckarbeitszylinders und der Todraum des Niederdruckarbeitszylinders sind etwa so groß wie der Hubraum und der Brennraum des Hochdruckarbeitszylinders.The volume of the pressure line between the outlet channel of the high pressure working cylinder and the low pressure working cylinder and the dead space of the low pressure working cylinder are about as large as the displacement and the combustion chamber of the high pressure working cylinder.
Die Taumelscheiben-Brennkraftmaschine mit Niederdruckarbeitszylinder hat einen eigenen Schmierkreislauf und verbrennt nicht wie bei bekannten Zweittaktbrennkraftmaschinen das dem Treibstoff zugesetzte Schmieröl. In den Schmierkreislauf ist eine Kolbenbodenkühlung des Hochdruck- und Niederdruckkolbens integriert.The swash plate internal combustion engine with low-pressure working cylinder has its own lubrication circuit and does not burn as in known two-stroke internal combustion engines, the fuel added to the lubricating oil. In the lubrication circuit, a piston bottom cooling of the high-pressure and low-pressure piston is integrated.
Zur Schadstoffminderung im Abgas können in die Druckleitung zwischen dem Auslasskanal des Hochdruckarbeitszylinders und dem Niederdruckarbeitszylinder Katalysatoren eingebaut werden und/oder noch eine geringe Menge Treibstoff zur Restumwandlung von eventuell noch vorhandenem CO Gas eingespritzt werden.To reduce pollutants in the exhaust gas, catalysts can be installed in the pressure line between the outlet channel of the high-pressure working cylinder and the low-pressure working cylinder and / or a small amount of fuel can be injected for the residual conversion of possibly still present CO gas.
Die Reibungsverluste der erfindungsgemäßen Taumelscheiben-Brennkraftmaschine sind erheblich geringer als bei herkömmlichen Brennkraftmaschinen, weil insgesamt nur vier Lagerstellen am Treibwerk vorhanden sind, die als Wälzlager ausgeführt werden können und auf die Arbeitskolben (Verdichter-Hochdruckkolben und Niederdruckkolben) keine oder sehr. geringe Querkräfte einwirken. Bei der erfindungsgemäßen Taumelscheiben-Brennkraftmaschine ist die maximale Pleuelstangenauslenkung des Hochdruckkolbens etwa nur ein Grad. Bei herkömmlichen Brennkraftmaschinen mit Kurbelwellentriebwerk ist die Pleuelstangenauslenkung sehr groß und damit die Querkraft auf den Arbeitskolben erheblich.The friction losses of the swash plate internal combustion engine according to the invention are considerably lower than in conventional internal combustion engines, because in total there are only four bearings on the drive, which can be designed as a rolling bearing and on the working piston (compressor high pressure piston and low pressure piston) no or very. slight lateral forces act. In the swash plate internal combustion engine according to the invention, the maximum connecting rod deflection of the high-pressure piston is only about one degree. In conventional internal combustion engines with crankshaft engine is the Connecting rod deflection very large and thus the lateral force on the working piston considerably.
Ein weiterer Vorteil des Taumelscheibentriebwerkes ist das ab einer Dreizylinderausführung keine Unwuchten erster und zweiter Ordnung auftreten.Another advantage of the swashplate engine is that from a three-cylinder design no first and second order imbalances occur.
Die Beschreibung der erfindungsgemäßen Taumelscheiben-Brennkraftmaschine mit Niederdruckarbeitszylinder erfolgt anhand eines Konstruktionsbeispieles mit drei Verdichter-Hochdruckarbeitszylindern und drei Niederdruckarbeitszylindern. Die Verdichtungszylinder haben ein Hubvolumen von zusammen 750 cm3, die Hochdruckarbeitszylinder von zusammen 500 cm3 und die Niederdruckarbeitszylinder von zusammen 500 cm3.The description of the swash plate internal combustion engine according to the invention with low-pressure working cylinder is based on a construction example with three compressor high-pressure working cylinders and three low-pressure working cylinders. The compression cylinders have a stroke volume of a total of 750 cm 3 , the high-pressure working cylinder of a total of 500 cm 3 and the low-pressure working cylinder of a total of 500 cm 3 .
Es zeigen:Show it:
Die Taumelscheiben-Brennkraftmaschine mit Niederdruckarbeitszylinder
Der Gaswechsel zwischen den Verdichterzylindern
Die Pleuelstangen
Das Frischgas oder die Ladeluft werden durch die Lufteinlässe
Ebenfalls an der Taumelscheibe
Das noch unter hohem Restdruck und hoher Temperatur stehende Abgas aus den Hochdruckarbeitszylindern
Beim folgenden Aufwärtshub der Niederdruckkolben
Die Schmierung und Innenkühlung der Taumelscheiben-Brennkraftmaschine mit Niederdruckarbeitszylinder erfolgt durch Schmieröl, das eine nicht dargestellte Ölpumpe aus einem ebenfalls nicht dargestellten Ölvorratsbehälter durch den Öleinlass
Die Kühlung des Niederdruckarbeitszylinder
Der Hochdruck- und Verdichterkolben
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- TriebwerksgehäuseEngine casing
- 22
- Hauptwellemain shaft
- 33
- KegelrollenlagerTapered roller bearings
- 44
- KegelrollenlagerTapered roller bearings
- 55
- Taumelscheibeswash plate
- 66
- KegelrollenlagerTapered roller bearings
- 77
- KegelrollenlagerTapered roller bearings
- 88th
- Kegelzahnradbevel gear
- 99
- Kegelzahnradbevel gear
- 1010
- Schraubescrew
- 1111
- Hochdruck- und VerdichterkolbenHigh pressure and compressor pistons
- 1212
- Pleuelstangeconnecting rod
- 1313
- Pleuelstangenlagerconnecting rod bearing
- 1414
- HochdruckarbeitszylinderHigh pressure cylinder
- 1515
- Verdichterzylindercompression cylinder
- 1616
- Kolbenringepiston rings
- 1717
- Dichtringeseals
- 1818
- Überströmkanaloverflow
- 1919
- Auslasskanalexhaust port
- 2020
- Dichtelementsealing element
- 2121
- DichtelementeträgerSealing element carrier
- 2222
- Lufteinlassair intake
- 2323
- Membranventildiaphragm valve
- 2424
- NiederdruckkolbenLow-pressure piston
- 2525
- Pleuelstangeconnecting rod
- 2626
- Pleuelstangenlagerconnecting rod bearing
- 2727
- NiederdruckarbeitszylinderLow-pressure cylinder
- 2828
- Ventilkopfvalve head
- 2929
- Druckleitungpressure line
- 3030
- Brennraumcombustion chamber
- 3131
- Auslassventiloutlet valve
- 3232
- Nockenwellecamshaft
- 3333
- Auslassleitungoutlet pipe
- 3434
- Kupplungshülsecoupling sleeve
- 3535
- Nadellagerneedle roller bearings
- 3636
- Nadellagerneedle roller bearings
- 3737
- Nockecam
- 3838
- Tassenstösseltappets
- 3939
- Öleinlassoil inlet
- 4040
- Ölbohrungoil well
- 4141
- ÖlrückflussbohrungOil return bore
- 4242
- ÖlsammelraumOil collection chamber
- 4343
- ÖlrückflussbohrungOil return bore
- 4444
- Ölauslassoil outlet
- 4545
- Mitnahmeflanschdriving flange
- 4646
- Kolbenbodenpiston crown
- 4747
- Kolbenbodenpiston crown
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102006001370A DE102006001370B4 (en) | 2006-01-11 | 2006-01-11 | Swash-plate engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102006001370A DE102006001370B4 (en) | 2006-01-11 | 2006-01-11 | Swash-plate engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102006001370A1 DE102006001370A1 (en) | 2007-07-12 |
DE102006001370B4 true DE102006001370B4 (en) | 2013-09-05 |
Family
ID=38169968
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102006001370A Expired - Fee Related DE102006001370B4 (en) | 2006-01-11 | 2006-01-11 | Swash-plate engine |
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DE (1) | DE102006001370B4 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19727987C2 (en) * | 1997-07-01 | 1999-05-20 | Dieter Dipl Ing Lehmann | Two-stroke swashplate internal combustion engine |
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2006
- 2006-01-11 DE DE102006001370A patent/DE102006001370B4/en not_active Expired - Fee Related
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---|---|
DE102006001370A1 (en) | 2007-07-12 |
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Legal Events
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8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
R409 | Internal rectification of the legal status completed | ||
R409 | Internal rectification of the legal status completed | ||
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Effective date: 20120801 |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20130107 |
|
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20131206 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |