DE102010038533A1 - Lifting cylinder combustion engine, has combustion chambers with pistons movably arranged in cylinders, where one chamber is provided for operating point for small load, and other chamber is provided for operating point for large load - Google Patents

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DE102010038533A1
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    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/40Other reciprocating-piston engines

Abstract

The engine has two combustion chambers with two pistons movably arranged in two cylinders, respectively, where a fuel/air mixture is combustible in the chambers. A gas changing inlet valve and a gas changing exhaust valve are provided in each cylinder for exchanging gas. One of the chambers is provided for an operating point for a small load, and the other chamber is provided for an operating point for a large load. The former chamber exhibits large compression ratio than the latter chamber, and the cylinders are operated simultaneously or independently.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a reciprocating internal combustion engine with the features of the preamble of patent claim 1.

Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf die deutsche Offenlegungsschrift DE 26 18 962 A1 hingewiesen. Aus dieser Offenlegungsschrift ist eine Verbrennungsanordnung für eine Verbrennungskraftmaschine bekannt, die ein Abgasrezirkulationssystem aufweist, bei dem ein mageres Luft-Brennstoff-Gemisch ohne Erschwerung der Verbrennung verwendet werden kann. Die Verbrennungskammer ist in zwei einzelne Kammern aufgeteilt und die Verbrennung wird aufeinanderfolgend in den einzelnen Kammern durchgeführt. Eine Zündung des Luft-Brennstoff-Gemisches in der zweiten Kammer findet durch eine Flamme aus der ersten Kammer als Fackelzündung statt.The technical environment, for example, the German patent application DE 26 18 962 A1 pointed. From this disclosure, a combustion apparatus for an internal combustion engine is known, which has an exhaust gas recirculation system in which a lean air-fuel mixture can be used without aggravating the combustion. The combustion chamber is divided into two individual chambers and the combustion is carried out successively in the individual chambers. An ignition of the air-fuel mixture in the second chamber takes place by a flame from the first chamber as a flare ignition.

Eine ähnliche Brennkraftmaschine ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 26 47 091 A1 bekannt. Aus dieser ist eine gemischverdichtende Hubkolben-Brennkraftmaschine mit mindestens einem jeweils zwischen einem Kolben und einem Zylinder bzw. Zylinderkopf eingeschlossenen Brennraum bekannt, der in wenigstens zwei Teilbrennräume unterteilt ist, die in der Nähe des oberen Totpunktes des Kolbenhubes voneinander getrennt und während der übrigen Zeit des Kolbenhubes miteinander verbunden sind, wobei die Zündung in den einzelnen Teilbrennräumen zeitlich nacheinander erfolgt. Weiter ist es aus dieser Offenlegungsschrift bekannt, dass bei einer solchen Ausbildung der Kolben und Zylinder der Brennkraftmaschine das Verdichtungsverhältnis wenigstens in dem oder den zeitlich später zur Zündung kommenden Teilbrennräumen gleich oder größer als 12 ist. Dadurch, dass das Verdichtungsverhältnis wenigstens in den mit Verzögerung gezündeten Teilbrennräumen über die bisher zulässigen Verdichtungsverhältnisse gesteigert wird, wird der thermische Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine, insbesondere im Teillastgebiet, wo die Verdichtungsverhältnisse aufgrund der geringen Zylinderfüllung ohnehin unterhalb der Verdichtungsendwerte bleiben, wesentlich gesteigert. Aber auch bei Volllast können diese Verdichtungsverhältnisse zumindest in den später zur Zündung kommenden Teilbrennräumen ohne Nachteil beibehalten werden, da die Zündung dort erst zu einem Zeitpunkt eintritt, in dem die maximale, durch den Kolben bewirkte Verdichtung bereits unterschritten ist. Die Gefahr der klopfenden Verbrennung ist damit weitgehend ausgeschaltet.A similar internal combustion engine is known from German Offenlegungsschrift DE 26 47 091 A1 known. From this, a mixture-compressing reciprocating internal combustion engine with at least one each enclosed between a piston and a cylinder or cylinder head combustion chamber is known, which is divided into at least two partial combustion chambers, which are separated in the vicinity of the top dead center of the piston stroke and during the remaining time of the Piston strokes are interconnected, the ignition takes place in the individual partial combustion chambers in succession. Further, it is known from this publication, that in such a design of the piston and cylinder of the internal combustion engine, the compression ratio is equal to or greater than 12 at least in the one or more later in the ignition coming partial combustion chambers. Due to the fact that the compression ratio is increased above the previously permissible compression ratios at least in the partially ignited partial combustion chambers, the thermal efficiency of the internal combustion engine is significantly increased, in particular in the partial load region, where the compression ratios remain below the compression end values due to the small cylinder charge anyway. But even at full load, these compression ratios can be maintained without disadvantage at least in the coming to ignition partial combustion chambers, since the ignition occurs there only at a time in which the maximum caused by the piston compression is already exceeded. The risk of knocking combustion is thus largely eliminated.

Weiter sind aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 024 058 A1 eine Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine bekannt. Die Brennkraftmaschine weist zumindest einen bewegbaren Kolben auf, insbesondere einen Hubkolben oder Kreiskolben, einem den Kolben zumindest bereichsweise umgebenden Gehäuse, insbesondere mit einer zylindrischen oder trochoidenförmigen Gehäuseinnenwandung und einem zwischen dem Kolben und dem Gehäuse angeordneten, durch die Bewegung des Kolbens verdichtbaren Brennraum oder Arbeitsraum, in dem ein zugeführtes Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet wird. Diese Brennkraftmaschine ist dadurch ausgezeichnet, dass der Brennraum oder Arbeitsraum geometrisch so ausgebildet ist, dass durch die Bewegung des Kolbens eine maximale geometrische Verdichtung erzielt wird, die höher ist als die im Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine verwendbare Verdichtung.Next are from the German patent application DE 10 2005 024 058 A1 an internal combustion engine and a method for operating an internal combustion engine. The internal combustion engine has at least one movable piston, in particular a reciprocating piston or rotary piston, a housing at least partially surrounding the piston, in particular with a cylindrical or trochoidenförmigen Gehäuseinnenwandung and arranged between the piston and the housing, can be compacted by the movement of the piston combustion chamber or working space, in which a supplied fuel-air mixture is ignited. This internal combustion engine is characterized in that the combustion chamber or working space is geometrically designed so that a maximum geometric compression is achieved by the movement of the piston, which is higher than the usable in full load operation of the internal combustion engine compression.

Nachteilig an dem eingangs erwähnten Stand der Technik ist der zerklüftete Brennraum, wodurch insbesondere im Warmlauf der Brennkraftmaschine die HC-Emissionen hoch sind.A disadvantage of the above-mentioned prior art, the fissured combustion chamber, which in particular during warm-up of the engine, the HC emissions are high.

Nachteilig an dem zuletzt genannten Stand der Technik ist, dass variable Verdichtungsverhältnisse nur sehr aufwändig realisierbar sind.A disadvantage of the last-mentioned prior art is that variable compression ratios can be realized only with great difficulty.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Hubkolben-Brennkraftmaschine aufzuzeigen, deren Wirkungsgrad gegenüber einer herkömmlichen Hubkolben-Brennkraftmaschine deutlich verbessert ist.Object of the present invention is to show an alternative reciprocating internal combustion engine whose efficiency is significantly improved over a conventional reciprocating internal combustion engine.

Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the feature in the characterizing part of patent claim 1.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird durch eine Wirkungsgradverbesserung der Brennkraftmaschine ein Verbrauchsvorteil gegenüber herkömmlichen Brennkraftmaschinen erzielt, da jeder Zylinder in seinem optimierten Betriebspunkt betreibbar ist.Due to the configuration according to the invention, an improvement in the efficiency of the internal combustion engine achieves a consumption advantage over conventional internal combustion engines, since each cylinder can be operated at its optimized operating point.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ausgeführt.Preferred embodiments of the invention are set forth in the subclaims.

Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 ist eine bevorzugte Möglichkeit, die erfindungsgemäße Lösung zur Aufgabe zu erzielen.The embodiment according to claim 2 is a preferred way to achieve the solution of the invention to the task.

Die Verdichtungsverhältnisse gemäß Patentanspruch 3 sind hierfür besonders geeignet.The compression ratios according to claim 3 are particularly suitable for this purpose.

Die Lastbereiche gemäß Patentanspruch 4 sind ebenfalls besonders bevorzugte Bereiche.The load ranges according to claim 4 are also particularly preferred ranges.

Eine weitere Kraftstoffersparnis durch einen verbesserten Wirkungsgrad wird mit einer Ausbildung gemäß Patentanspruch 5 erzielt.A further fuel economy through improved efficiency is achieved with a design according to claim 5.

Die Ausbildung gemäß Patentanspruch 6 lässt eine Zylinderabschaltung zu und führt zu einer nochmaligen Kraftstoffersparnis. The embodiment according to claim 6 allows a cylinder shutdown and leads to a further fuel economy.

Die Ausgestaltungen gem. den Patentansprüchen 7 und 8 steigert nochmals den Gesamtwirkungsgrad der erfindungsgemäßen Hubkolben-Brennkraftmaschine.The embodiments acc. The claims 7 and 8 again increases the overall efficiency of the reciprocating internal combustion engine according to the invention.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Figuren für zwei besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele näher erläutert.In the following the invention will be explained in more detail with reference to two figures for two particularly preferred embodiments.

1 zeigt in einem Diagramm zwei numerisch berechnete Lastkurven für eine Brennkraftmaschine mit zwei Brennräumen, deren erster Brennraum für einen Betriebspunkt für eine kleine Last (A) und deren zweiter Brennraum für einen Betriebspunkt für eine große Last (B) ausgelegt sind über einer Summe einer Gesamtlast der Brennkraftmaschine. 1 FIG. 2 is a graph showing two numerically calculated load curves for a dual combustion chamber internal combustion engine whose first combustion chamber is designed for a small load (A) operating point and whose second combustion chamber is designed for a large load (B) operating point over a sum of a total load internal combustion engine.

2 zeigt in einem Diagramm zwei numerisch berechnete Lastkurven für eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit zwei Brennräumen, deren erster Brennraum für einen Betriebspunkt für eine kleine Last (A) und deren zweiter Brennraum für einen Betriebspunkt für eine große Last (B) ausgelegt sind über einer Summe einer Gesamtlast der Brennkraftmaschine, wobei der erste Zylinder und der zweite Zylinder auch bei einem Mitteldruck Weges < 1 kJ/dm3 mit unterschiedlichen Mitteldrücken betrieben werden. 2 shows in a diagram two numerically calculated load curves for a combustion engine according to the invention with two combustion chambers, the first combustion chamber for a small load operating point (A) and the second combustion chamber for a high load operating point (B) are designed over a sum of a total load the internal combustion engine, wherein the first cylinder and the second cylinder are operated at a mean pressure We ges <1 kJ / dm 3 with different mean pressures.

Zur Erläuterung eines Mitteldrucks in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine:
Die für den Antriebszweck geforderte Arbeit in einem Arbeitsspiel einer Brennkraftmaschine kann sowohl aus einem Zylinder mit größerem als auch mit kleinerem Hubraum erzeugt werden. Diese Arbeit stellt für einen Zylinder mit kleinem Hubraum eine große Belastung dar, die gleiche Arbeit bedeutet für einen Zylinder mit einem großen Hubraum eine geringere Belastung. Diese Belastung besitzt in zweierlei Hinsicht eine Bedeutung:

  • • Sie charakterisiert die mechanische und thermische Beanspruchung der Brennkraftmaschine einschließlich ihrer Lastzustände zwischen Leerlauf und Volllast.
  • • Sie ermöglicht bei einer Gegenüberstellung der je Hubraumeinheit gewonnen Arbeit eine Einschätzung zum Entwicklungsstand der Brennkraftmaschine.
To explain a mean pressure in a combustion chamber of an internal combustion engine:
The required for the drive purpose work in a working cycle of an internal combustion engine can be generated both from a cylinder with a larger and smaller displacement. This work is a great burden for a cylinder with a small displacement, the same work means a lower load for a cylinder with a large displacement. This load has a meaning in two ways:
  • • It characterizes the mechanical and thermal load of the internal combustion engine including its load conditions between idle and full load.
  • • It allows for a comparison of the work won per displacement unit work an assessment of the state of development of the internal combustion engine.

Die je Arbeitsspiel gewonnene und auf das Hubvolumen bezogene Arbeit ist die spezifische Arbeit der Brennkraftmaschine, die unter dem Begriff Energiedichte oder auch Mitteldruck bekannt ist. Wird die ermittelte initiierte Arbeit auf das im Arbeitsspiel wirksame Zylinderhubvolumen bezogen, so entsteht die indizierte Energiedichte (indizierter Mitteldruck): Wi = WihA/VhA [kWs/m3] oder [kJ/dm3] Mit:

Wi
= indizierter Mitteldruck
WihA
= ermittelte initiierte Arbeit
VhA
= Hubvolumen
The work won per working cycle and based on the stroke volume work is the specific work of the internal combustion engine, which is known under the term energy density or medium pressure. If the determined initiated work is related to the effective cylinder stroke volume in the working cycle, the indicated energy density (indexed mean pressure) results: Wi = Wi hA / V hA [kWs / m 3 ] or [kJ / dm 3 ] With:
wi
= indicated mean pressure
Wi hA
= identified initiated work
V hA
= Stroke volume

Aus der Betrachtung der Einheiten ist ersichtlich, weshalb die spezifische Arbeit auch als Druck aufgefasst werden kann: Er ist der gedachte, mittlere Druck, der während eines Hubes im Arbeitsspiel dem Kolben die indizierte Arbeit mitteilt.From the consideration of the units it can be seen why the specific work can also be understood as pressure: It is the imaginary, mean pressure, which informs the piston of the indicated work during a stroke in the working cycle.

Analog zur indizierten Energiedichte werden weitere spezifische Arbeiten (Mitteldrücke) angegeben:
Mit der effektiv je Arbeitsspiel an der Brennkraftmaschinenkupplung gewonnene Arbeit (effektiver Mitteldruck): We = WehA/VhA [kWs/m3] oder [kJ/dm3] Mit:

We
= effektiver Mitteldruck
WehA
= effektive Arbeit
VhA
= Hubvolumen
Analogous to the indexed energy density, further specific works (mean pressures) are given:
With the work per effective working cycle at the engine clutch (effective medium pressure): We = We hA / V hA [kWs / m 3 ] or [kJ / dm 3 ] With:
We
= effective medium pressure
We hA
= effective work
V hA
= Stroke volume

Weiter gilt im Folgenden: Weges = Wegesamt Next applies in the following: We ges = We total

Die Auslegung des Verdichtungsverhältnisses bei bekannten Hubkolben-Brennkraftmaschinen erfolgt normalerweise für den Volllastbetrieb, was den Nachteil mit sich bringt, dass im Teillastbetrieb der Wirkungsgrad aufgrund der geringeren effektiven Verdichtung geringer ist als im Volllastbetrieb.The design of the compression ratio in known reciprocating internal combustion engines is normally carried out for full load operation, which has the disadvantage that in part-load operation, the efficiency is lower due to the lower effective compression than in full load operation.

Um den Wirkungsgrad von Brennkraftmaschinen, insbesondere im Teillastbetrieb zu verbessern, ist es bekannt, beispielsweise eine variable Verdichtung der Verbrennungsluft oder eines Brennstoff-Luft-Gemisches zu steuern.In order to improve the efficiency of internal combustion engines, in particular in part-load operation, it is known, for example, to control a variable compression of the combustion air or a fuel-air mixture.

Dabei werden, wie oben bereits dargestellt, Konstruktionslösungen eingesetzt, die beispielsweise die rotierenden und/oder oszillierenden Massen des Kurbeltriebs in negativer Weise erhöhen oder insgesamt einen komplexen Aufbau des Kurbeltriebs zur Folge haben oder die ungünstige, zerklüftete Brennräume (Nebenkolben) aufweisen und somit die Schadstoffemissionen erhöhen.In this case, as already shown above, design solutions are used, for example, increase the rotating and / or oscillating masses of the crank mechanism in a negative way or overall complex structure of the crank mechanism result or have the unfavorable, fissured combustion chambers (slave piston) and thus the pollutant emissions increase.

Gegenüber diesem bekannten Stand der Technik wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der erste Brennraum einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine für einen Betriebspunkt für eine kleine Last (A) und der zweite Brennraum für einen Betriebspunkt für eine große Last (B) ausgelegt sind.Compared to this known prior art is therefore inventively proposed that the first combustion chamber of a multi-cylinder internal combustion engine for an operating point for a small load (A) and the second combustion chamber for an operating point for a large load (B) are designed.

Besonders bevorzugt weist hierbei der erste Brennraum ein größeres Verdichtungsverhältnis als der zweite Brennraum auf, wobei der erste Brennraum bevorzugt ein Verdichtungsverhältnis größer 10 und der zweite Brennraum ein Verdichtungsverhältnis kleiner 10 aufweist. Desweiteren ist der erste Zylinder bis zu einer Last von We = 1 kJ/dm3 bis 1,5 kJ/dm3 und der zweite Zylinder bis zu einer Last von We = 3 kJ/dm3 bis 4 kJ/dm3 betreibbar. Eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades ergibt sich dadurch, dass für den zweiten Zylinder eine Aufladevorrichtung vorgesehen ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante sind der erste Zylinder und der zweite Zylinder gleichzeitig auch bei einem We-gesamt < 1 kJ/dm3 mit unterschiedlichen Mitteldrücken (2) betreibbar. In this case, the first combustion chamber particularly preferably has a greater compression ratio than the second combustion chamber, with the first combustion chamber preferably having a compression ratio greater than 10 and the second combustion chamber having a compression ratio of less than 10. Furthermore, the first cylinder is operable to a load of W e = 1 kJ / dm 3 to 1.5 kJ / dm 3 and the second cylinder to a load of W e = 3 kJ / dm 3 to 4 kJ / dm 3 , A further improvement of the efficiency results from the fact that a charging device is provided for the second cylinder. In a particularly preferred embodiment, the first cylinder and the second cylinder are simultaneously also at a W e total <1 kJ / dm 3 with different mean pressures ( 2 ) operable.

In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Hubkolben-Brennkraftmaschine können für den ersten Zylinder und den zweiten Zylinder unterschiedliche Aufladevorrichtungen vorgesehen werden. Hierbei können beispielsweise unterschiedlich große Abgasturbolader oder ein Abgasturbolader und ein Kompressor vorgesehen werden. In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung nutzt die Aufladevorrichtung für den zweiten Zylinder auch die Abgasenergie aus dem ersten Zylinder.In a further development of the reciprocating internal combustion engine according to the invention, different charging devices can be provided for the first cylinder and the second cylinder. Here, for example, different sized exhaust gas turbocharger or an exhaust gas turbocharger and a compressor can be provided. In a particularly advantageous development, the charging device for the second cylinder also uses the exhaust gas energy from the first cylinder.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die erfindungsgemäße Hubkolben-Brennkraftmaschine auch mehr als zwei Brennräume aufweisen. Auch spielt es keine Rolle, ob die Hubkolben-Brennkraftmaschine in Reihenbauart oder V-Bauart vorliegt. Auch kann es sich um ein ottomotorisches oder dieselmotorisches Brennverfahren handeln.In a further embodiment, the reciprocating internal combustion engine according to the invention may also have more than two combustion chambers. Also, it does not matter if the reciprocating internal combustion engine is in Reihenbauart or V-type. It may also be an Otto engine or diesel engine combustion process.

1 zeigt in einem ersten Diagramm zwei numerisch berechnete Lastkurven für eine Brennkraftmaschine mit zwei Brennräumen, deren erster Brennraum für einen Betriebspunkt für eine kleine Last (A) und deren zweiter Brennraum für einen Betriebspunkt für eine große Last (B) ausgelegt sind (Y-Achse, WeZyl.Abzw.B) über einer Summe einer Gesamtlast der Brennkraftmaschine (X-Achse, Wegesamt), dargestellt. 1 2 shows in a first diagram two numerically calculated load curves for an internal combustion engine with two combustion chambers whose first combustion chamber is designed for a low load operating point (A) and whose second combustion chamber is designed for a high load operating point (B) (Y-axis, We Zyl.Abzw.B ) over a sum of a total load of the internal combustion engine (X-axis, We total ), shown.

Über die X-Achse ist der effektive Mitteldruck der gesamten Hubkolben-Brennkraftmaschine in einem Bereich von 0 bis 2,5 [kJ/dm3] aufgetragen. In diesem Ausführungsbeispiel steigt der effektive Mitteldruck für die Hubkolben-Brennkraftmaschine von 0 bis 1 [kJ/dm3] linear an, während dann der effektive Mitteldruck des Brennraums für den Betriebspunkt für die kleine Last (A) konstant bei 1 [kJ/dm3] bleibt. Der effektive Mitteldruck für den zweiten Brennraum für den Betriebspunkt für die große Last (B) steigt demgegenüber bis auf 3 [kJ/dm3] an. Der effektive Mitteldruck der gesamten Hubkolben-Brennkraftmaschine ist hierbei die Summe der zwei effektiven Einzeldrucke der zwei Brennräume geteilt durch 2.The effective mean pressure of the entire reciprocating internal combustion engine is plotted in a range from 0 to 2.5 [kJ / dm 3 ] over the X-axis. In this embodiment, the effective medium pressure for the reciprocating internal combustion engine increases linearly from 0 to 1 [kJ / dm 3 ], while then the effective mean pressure of the combustion chamber for the operating point for the small load (A) constant at 1 [kJ / dm 3 ] remains. The effective mean pressure for the second combustion chamber for the operating point for the large load (B), however, increases up to 3 [kJ / dm 3 ]. The effective mean pressure of the entire reciprocating internal combustion engine is the sum of the two effective individual pressures of the two combustion chambers divided by 2.

2 zeigt in einem zweiten Diagramm zwei numerisch berechnete Lastkurven für eine erfindungsgemäße Hubkolben-Brennkraftmaschine mit zwei Brennräumen, deren erster Brennraum für einen Betriebspunkt für eine kleine Last (A) und deren zweiter Brennraum für einen Betriebspunkt für eine große Last (B). ausgelegt sind (Y-Achse, WeZyl.Abzw.B) über einer Summe einer Gesamtlast der Hubkolben-Brennkraftmaschine (X-Achse, Wegesamt), wobei der erste Zylinder und der zweite Zylinder gleichzeitig auch bei einem Weges < 1 kJ/dm3 mit unterschiedlichen Mitteldrücken betrieben werden. 2 shows in a second diagram, two numerically calculated load curves for a reciprocating internal combustion engine according to the invention with two combustion chambers, the first combustion chamber for a small load operating point (A) and the second combustion chamber for a large load operating point (B). are arranged (Y axis We Zyl.Abzw.B) over a sum of a total load of the reciprocating piston internal combustion engine (X-axis We total), wherein the first cylinder and the second cylinder at the same time even with a saturated We <1 kJ / dm 3 are operated with different mean pressures.

Deutlich erkennbar ist, dass im Niederlastbereich der effektive Mitteldruck des Brennraums für den Betriebspunkt für die kleine Last (A) deutlich höher liegt als für den zweiten Brennraum für die große Last (B) bis zu einem Weges von 1 [kJ/dm3]. Danach steigt der effektive Mitteldruck des Brennraumes, der für die große Last (B) ausgelegt ist, linear an, während der effektive Mitteldruck für den ersten Brennraum, der für die kleine Last (A) ausgelegt ist, wieder konstant auf 1 [kJ/dm3] bleibt.It can clearly be seen that in the low load range, the effective mean pressure of the combustion chamber for the operating point for the small load (A) is significantly higher than for the second combustion chamber for the large load (B) up to a path of 1 [kJ / dm 3 ]. Thereafter, the effective mean pressure of the combustion chamber designed for the large load (B) increases linearly while the effective mean pressure for the first combustion chamber designed for the small load (A) again becomes constant at 1 [kJ / dm 3 ] remains.

Hieraus folgt, dass die erfindungsgemäße Hubkolben-Brennkraftmaschine bis zu einem Weges von 1,0 [kJ/dm3] überwiegend mit dem Brennraum für die geringe Last (A) und darüber hinaus bis zu einem Weges von 3,0 [kJ/dm3] überwiegend mit dem Brennraum der ausgelegt ist für die große Last (B), betrieben wird. Hierbei ergibt sich das größtmögliche Kraftstoffeinsparpotential.It follows that the reciprocating internal combustion engine according to the invention up to a We ges of 1.0 [kJ / dm 3 ] predominantly with the combustion chamber for the low load (A) and beyond to a We ges of 3.0 [kJ / dm 3 ] predominantly with the combustion chamber is designed for the large load (B), is operated. This results in the greatest possible fuel economy.

Mit anderen Worten ausgedrückt:
Erfindungsgemäß erfolgt eine Differenzierung der Zylinder der Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Verwendungszweck, z. B. als Teillast- und Volllastzylinder. Die Teillastzylinder decken bevorzugt den Lastbereich bis z. B. We = 1 [kJ/dm3], die Volllastzylinder den Bereich bis We = 3 [kJ/dm3] ab. Diese Differenzierung kann weiter umfassen: die Verdichtung, z. B. 13 bei den Teillastzylindern und 10 bei den Volllastzylindern. Auch Einspritzung (Direkteinspritzung, Saugrohreinspritzung usw.), Ventilsteuerung, Aufladung, etc. können differieren.
In other words:
According to a differentiation of the cylinder of the reciprocating internal combustion engine according to purpose, z. B. as part load and full load cylinder. The part-load cylinders preferably cover the load range up to z. W e = 1 [kJ / dm 3 ], the full-load cylinder the range to W e = 3 [kJ / dm 3 ] from. This differentiation may further include: compaction, e.g. B. 13 in the partial load cylinders and 10 in the full load cylinders. Also injection (direct injection, intake manifold injection etc.), valve control, charge, etc. may differ.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, die Betriebsstrategie so zu wählen, dass die Zylinder in ihrem „Spezialbereich” bevorzugt genutzt werden (2). Eine noch weitergehende Kraftstoffverbrauchseinsparung kann mit einer Zylinderabschaltung erreicht werden, indem die Zylinder B unterhalb von z. B. Weges = 0,5 [kJ/dm3] abgeschaltet werden (2 mit verlängerter B-Gerade).Furthermore, it may be advantageous to select the operating strategy such that the cylinders are preferably used in their "special area" ( 2 ). An even greater fuel economy can be achieved with a cylinder shutdown by the cylinder B below z. B. We ges = 0.5 [kJ / dm 3 ] are switched off ( 2 with extended B-line).

Durch die erfindungsgemäße Auslegung ergibt sich aufgrund einer Wirkungsgradverbesserung der Brennkraftmaschine ein Kraftstoffverbrauchsvorteil.Due to the inventive design results in fuel efficiency advantage due to an improvement in the efficiency of the internal combustion engine.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 2618962 A1 [0002] DE 2618962 A1 [0002]
  • DE 2647091 A1 [0003] DE 2647091 A1 [0003]
  • DE 102005024058 A1 [0004] DE 102005024058 A1 [0004]

Claims (8)

Hubkolben-Brennkraftmaschine mit zumindest einem ersten und einem zweiten Zylinder, wobei im ersten Zylinder ein erster Kolben und im zweiten Zylinder ein zweiter Kolben hubbeweglich angeordnet ist, wobei ein erster Brennraum von dem ersten Kolben, dem ersten Zylinder und einem ersten Brennraumdach und ein zweiter Brennraum von dem zweiten Kolben, dem zweiten Zylinder und einem zweiten Brennraumdach gebildet ist, in denen jeweils ein Kraftstoff-/Luftgemisch verbrennbar ist, wobei für jeden Zylinder für einen Ladungswechsel zumindest ein Gaswechseleinlass- und ein Gaswechselauslassventil vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Brennraum für einen Betriebspunkt für eine kleine Last (A) und der zweite Brennraum für einen Betriebspunkt für eine große Last (B) ausgelegt ist.Reciprocating internal combustion engine having at least a first and a second cylinder, wherein in the first cylinder, a first piston and in the second cylinder, a second piston is arranged liftably, wherein a first combustion chamber of the first piston, the first cylinder and a first combustion chamber roof and a second combustion chamber is formed by the second piston, the second cylinder and a second combustion chamber roof, in each of which a fuel / air mixture is combustible, wherein for each cylinder for a gas exchange at least one Gaswechseleinlass- and a Gaswechselauslassventil is provided, characterized in that the first combustion chamber is designed for one operating point for a small load (A) and the second combustion chamber for a working point for a large load (B). Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Brennraum ein größeres Verdichtungsverhältnis als der zweite Brennraum aufweist.Reciprocating internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the first combustion chamber has a greater compression ratio than the second combustion chamber. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Brennraum ein Verdichtungsverhältnis größer 10 und der zweite Brennraum am Verdichtungsverhältnis kleiner 10 aufweist.Reciprocating internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the first combustion chamber has a compression ratio greater than 10 and the second combustion chamber at the compression ratio is less than 10. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zylinder bis zu einer Last von we = 1 kJ/dm3 bis 1,5 kJ/dm3 und der zweite Zylinder bis zu einer Last von we = 3 kJ/dm3 bis 4 kJ/dm3 betreibbar ist.Reciprocating internal combustion engine according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the first cylinder up to a load of w e = 1 kJ / dm 3 to 1.5 kJ / dm 3 and the second cylinder up to a load of w e = 3 kJ / dm 3 to 4 kJ / dm 3 is operable. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für den zweiten Zylinder eine Aufladevorrichtung vorgesehen ist.Reciprocating internal combustion engine according to one of the claims 1 to 4, characterized in that a charging device is provided for the second cylinder. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zylinder und der zweite Zylinder gleichzeitig oder unabhängig voneinander betreibbar sind.Reciprocating internal combustion engine according to one of the aforementioned claims, characterized in that the first cylinder and the second cylinder are operated simultaneously or independently of each other. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass für den ersten Zylinder und den zweiten Zylinder unterschiedliche Aufladevorrichtungen vorgesehen sind.Reciprocating internal combustion engine according to claim 5 or 6, characterized in that different charging devices are provided for the first cylinder and the second cylinder. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Patentansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladevorrichtung für den zweiten Zylinder auch eine Abgasenergie aus dem ersten Zylinder nutzt.Reciprocating internal combustion engine according to one of the claims 5 to 7, characterized in that the charging device for the second cylinder also uses an exhaust gas energy from the first cylinder.
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