DE102009015905A1 - Änderung der Viertakt-Verbrennungsmaschine in eine Zweitakt-Verbrennungsmaschine unter Anwendung der neuesten Technologien - Google Patents

Änderung der Viertakt-Verbrennungsmaschine in eine Zweitakt-Verbrennungsmaschine unter Anwendung der neuesten Technologien Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Umkonstruktion der Viertakt-Verbrennungskraftmaschine in eine Zweitakt-Verbrennungskraftmaschine durch Anwendung der neuesten Entwicklungen auf den Gebieten der Turbo- bzw. Verdichtertechnik und der Kraftstoffdirekteinspritzung in den Zylinderraum. Hierzu wird ergänzend zu dem Einlassventil (4) und Auslassventil (7) eine weitere Auslassöffnung (2) ohne Ventil in der Zylinderwand (5) im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbens angeordnet, des Weiteren das Einlassventil (4) mit der Einlassöffnung (3) seitlich auf etwa halber Kolbenhubhöhe angeordnet. Die zum Einlassventil (4) strömende Luft steht unter stetigem Druck durch eine Kombination von zwei Ladeluftgebläsen (6), im unteren Drehzahlbereich durch einen mechanischen Lader, im höheren Drehzahlbereich durch einen Abgasturbolader. Die Kraftstoffzufuhr erfolgt durch eine Direkteinspritzdüse (8) im Zylinderkopf (9) mit hohem Druck. Die umkonstruierte Verbrennungsmaschine eignet sich sowohl für die Verwendung mit Benzin-, Autogas, Wasserstoff oder Diesel als Treibstoff.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf die Umkonstruktion der Viertakt-Verbrennungskraftmaschine in eine Zweitakt-Verbrennungskraftmaschine durch Anwendung der neuesten Entwicklungen auf den Gebieten der Turbo- bzw. Verdichtertechnik und der Kraftstoffdirekteinspritzung in den Zylinderraum. Hierzu wird ergänzend zu dem Einlassventil (4) und Auslassventil (7) eine weitere Auslassöffnung (2) ohne Ventil in der Zylinderwand (5) im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbens angeordnet, des weiteren das Einlassventil (4) mit der Einlassöffnung (3) seitlich auf etwa halber Kolbenhubhöhe angeordnet. Die zum Einlassventil (4) strömende Luft steht unter stetigem Druck durch eine Kombination von zwei Ladeluftgebläse (6), im unteren Drehzahlbereich durch einen mechanischen Lader, im höheren Drehzahlbereich durch einen Abgasturbolader. Die Kraftstoffzufuhr erfolgt durch eine Direkteinspritzdüse (8) im Zylinderkopf (9) mit hohem Druck. Die umkonstruierte Verbrennungsmaschine eignet sich sowohl für die Verwendung mit Benzin-, Autogas, Wasserstoff oder Diesel als Treibstoff. Der weitere Aufbau der Motorenkonstruktion setzt sich wie bisher mit Kurbelwelle (10), Pleuel (11), Kolben (12) und steuerbarer Nockenwelle (15) für das Einlassventil (4) und das Auslassventil (7), Luft- und Wasserkühlung ist möglich. Sämtliche Hilfsaggregate bleiben unverändert.
  • Die Erfindung bezweckt die Beseitigung des Leerhubes zur Ausräumung des Verbrennungsraumes (1) durch das Entweichen der verbrannten Gase durch die zusätzliche Auslassöffnung (2) im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbens (12). Durch den gleichzeitigen Beginn des Öffnens des seitlichen Einlassventiles (4) und des Auslassventiles (7) im Zylinderkopf (9) wird nach Verschließen der zusätzlichen Auslassöffnung der Brennraum durch die von den Ladern (6) unter Druck stehende Frischluft das noch verbliebene Abgas durch das Auslassventil (7) verdrängt. Sobald der Kolben die Einlassöffnung (3) auf etwa halben Hub erreicht, schließt das Auslassventil (7) und der durch das nun voll geöffnete Einlassventil (4) wirkende Druck der Lader (6) verdichtet sich die Frischluft im nunmehr verbliebenen, etwa noch halb so großen Verbrennungsraum (1) auf den von den Ladern erzeugten Druck, je nach eingesetztem Treibstoff. Dadurch befindet sich im Verbrennungsraum (1) mindestens soviel Frischluftmenge als ohne Druck im gesamten Verbrennungsraum vorhanden wäre. Beim weiteren Hochsteigen des Kolbens (12) verschließt dieser die Einlassöffnung (3), das Einlassventil (4) ist bis zu diesem Punkt voll geöffnet und schließt erst dann. Gleichzeitig beginnt die Einspritzung des Brennstoffes in den Verbrennungsraum (1). Unmittelbar nach dem Erreichen des oberen Totpunktes erfolgt die Zündung, entweder durch eine Zündkerze (13) oder durch Selbstzündung (Dieselkraftstoff). Während des Arbeitstaktes erfolgt sie Expansion der Kraftstoff-Luftgemisches bis zur zusätzlichen Auslassöffnung (2) kurz vor dem unteren Totpunkt.
  • Die Vorteile dieser Umkonstruktion sind folgende:
    Das Ausspülen der verbrannten Gase mit Hilfe der unter Druck stehenden Frischluft entfällt der Leerhub des Kolben (12) wie beim Viertaktmotor notwendig, jede Umdrehung der Kurbelwelle (10) ergibt für alle Kolben (12) einen Arbeitsgang wie beim Zweitaktmotor. Bei gleicher Drehzahl erzeugt ein nach diesem Prinzip arbeitende Brennstoffkraftmaschine gleichviel Drehmoment wie ein Motor mit doppelter Kolbenzahl.
  • Die Möglichkeit zur Steuerung der Füllmenge im Brennraum durch Frischluftdruck und Anordnung der Einlassöffnung (3) mit Einlassventil (4) im Verhältnis zum Kolbenhub. Hierdurch kann ein zu großer Energieanfall im Verbrennungsraum (1) reduziert werden.
  • Die sofortige Entlastung des Kolbendeckels durch die zusätzliche Auslassöffnung (2) im Bereich des unteren Totpunktes wird ein Gegenruck auf den Kolben (12) bei der einsetzenden Aufwärtsbewegung eliminiert.
  • Das Auslassventil (7) wird durch die geringere abzuleitende Abgasmenge entlastet und dadurch weniger heiß, was eine Erhöhung der Verdichtung erlauben müsste.
  • Weitere Konstruktionsmerkmale:
  • Der Kolben (12) muss mit seinem unteren Ende die zusätzliche Auslassöffnung (2) auch beim oberen Totpunkt wegen der Schleuderschmierung im Kurbelwellengehäuse verdecken. Verluste von Schmieröl durch diese Öffnung können durch geeignete konstruktive Maßnahmen, wie zum Beispiel dem Anordnen einer Ringnut um die Öffnung, vermieden werden.
  • Die andere Möglichkeit zur Schmierung ist das Beifügen eines umweltfreundlichen Zweitaktöles in den Treibstoff und Ansaugen durch das Kurbelgehäuse.
    • 1
    Verbrennungsraum
    2
    Auslassöffnung
    3
    Einlassöffnung
    4
    Einlassventil
    5
    Zylinderwand
    6
    Ladeluftgebläse
    7
    Auslassventil
    8
    Direkteinspritzdüse
    9
    Zylinderkopf
    10
    Kurbelwelle
    11
    Pleuel
    12
    Kolben
    13
    Zündkerze
    14
    Auslaß 2
    15
    steuerbare Nockenwelle
  • ZEICHNUNGEN
  • In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand in 8 Querschnitten dargestellt:
  • 1 Kolben (12) am oberen Totpunkt (0°), Verdichtungsende, Zündung des Kraftstoff-Luftgemisches im Verbrennungsraum
  • 2 Kolben (12) in Abwärtsbewegung (Arbeitstakt) (85°)
  • 3 Kolben (12) am unteren Totpunkt (180°), entlastender Austritt der Verbrennungsgase durch den zusätzlichen Auslass 1 (2) [ohne Ventil]
  • 4 Kolben (12) in Aufwärtsbewegung (225°), Spülung des Verbrennungsraumes mittels dem geöffneten Einlassventil und Auslassventil
  • 5 Kolben (12) in Aufwärtsbewegung (265°), Ende Spülung, Beginn Aufladung auf 2 bar [Benzin] bzw. auf 3 Bar [Diesel]
  • 6 Kolben (12) in Aufwärtsbewegung (275°), Aufladung auf 2 bar [Benzin] bzw. 3 bar [Diesel] beendet, weitere Verdichtung, Beginn Kraftstoffeinspritzung
  • 7 Verdichtungsbeginn (285°)
  • 8 Verdichtungsende (360°)

Claims (1)

  1. Änderung der Viertakt-Verbrennungskraftmaschine in eine Zweitakt-Verbrennungskraftmaschine durch Änderung der Lage des Einlassventils (4) mit Einlassöffnung (3) in den Verbrennungsraum (1) und Anordnung einer zusätzlichen Auslassöffnung (2) im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbens (12) unter Anwendung der neuesten Entwicklungen auf den Gebieten der Turbo- bzw. Verdichtertechnik und der Kraftstoffdirekteinspritzung.
DE102009015905A 2009-04-01 2009-04-01 Änderung der Viertakt-Verbrennungsmaschine in eine Zweitakt-Verbrennungsmaschine unter Anwendung der neuesten Technologien Withdrawn DE102009015905A1 (de)

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