DE102011009277B4

DE102011009277B4 - Verbrennungskraftmaschine mit Arbeits. und Hilfszylindern

Info

Publication number: DE102011009277B4
Application number: DE102011009277A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-01-24
Filing date: 2011-01-24
Publication date: 2013-03-07
Anticipated expiration: 2031-01-25
Also published as: DE102011009277A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Verbrennungskraftmaschinen, die nach dem Viertaktverfahren arbeiten, bei denen zur Erhöhung des Wirkungsgrads und für die Erzielung eines Downsizings in zwei, drei oder vier Arbeitszylinder (1) während ihres Verdichtungstakts für ihre Aufladung durch einen Hilfszylinder (3) nacheinander zusätzliche Verbrennungsluft eingeleitet wird. Für eine erweiterte Expansion wird nach dem erfolgten Verbrennungsvorgang des Kraftstoff-Luftgemisches während des Expansionstakts der Arbeitszylinder (1) aus den Arbeitszylindern (1) nacheinander das verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch dem Hilfszylinder (3) während seines nachfolgenden Expansionstakts zugeführt, wodurch zusätzliche Arbeit geleistet wird. Gemäß dieser Zusatz-Patentanmeldung entfallen die in den Zylinderköpfen (13) der Arbeitszylinder (1) angeordneten Auslasskanäle mit ihren Auslassventilen, wodurch während des Ausstoßtakts des Arbeitszylinders (1) das verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch für eine Abgasrückführung auch mit einem verkürzten Kolbenhub in den Ansaugkanal eingeleitet wird, wonach während des Ansaugtakts aus dem Einlasskanal ein Gemisch aus Verbrennungsluft und aus verbranntem Kraftstoff-Luftgemisch aus dem Einlasskanal angesaugt wird und dieses Gemisch mittels der durch den Hilfszylinder (3) erfolgenden Aufladung für den Verbrennungsprozess mit Verbrennungsluft ergänzt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verbrennungskraftmaschinen, die nach dem Viertaktverfahren arbeiten, bei denen zur Erhöhung des Wirkungsgrads und für die Erzielung eines Downsizings (einer Verminderung der Baugröße und des Gewichts der Verbrennungskraftmaschine bei einer etwa gleichen Leistungsabgabe) zwei, drei oder vier Arbeitszylindern für ihre Aufladung durch einen Hilfszylinder nacheinander zusätzliche Verbrennungsluft zugeführt wird und nach dem erfolgten Verbrennungsvorgang für eine erweiterte Expansion des verbrannten Kraftstoff-Luftgemisches aus den Arbeitszylindern nacheinander das verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch dem Hilfszylinder zugeführt wird, wodurch zusätzliche Arbeit geleistet wird. Durch diese Arbeitsverfahren werden auf einfache Weise mechanische Lader und Einrichtungen für eine Abgasrückführung ersetzt und es wird die Herstellung aufwändiger Bauteile vermieden, die etwa für Wechselhubmotoren erforderlich sind.
Im Gegensatz zu der Haupt-Patentanmeldung DE 10 2010 049 513.1 entfallen gemäß der Erfindung in den Arbeitszylindern die Auslasskanäle mit ihren Auslassventilen, sodass in der ersten Hälfte des Ausstoßtakts jeweils nur in einen der Arbeitszylinder das verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch über den die Arbeitszylinder mit dem Hilfszylinder verbindenden Verbindungskanal durch den geöffneten Auslasskanal des Hilfszylinders in das Abgassystem eingespeist wird, wobei auch der Hilfszylinder seinen Ausstoßtakt durchführt. Zu Beginn der zweiten Hälfte des Ausstoßtakts der Arbeitszylinder hat der Hilfszylinder seinen Ausstoßtakt vollständig durchgeführt, wonach im Hilfszylinder der Auslasskanal und der die Arbeitszylinder mit dem Hilfszylinder verbindende Verbindungskanal geschlossen und die Einlassventile des betreffenden Arbeitszylinders geöffnet werden. Hierdurch wird während der zweiten Hälfe des Ausstoßtakts der Arbeitszylinder das in dem betreffenden Arbeitszylinder verbliebene Kraftstoff-Luftgemisch in die Einlasskanäle eingespeist, wonach während des nachfolgenden Ansaugtakts des Arbeitszylinders das verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch, mit der Verbrennungsluft vermischt, in die Arbeitszylinder gesaugt wird.
Hierbei kann ein Hilfszylinder, wie auch in der Haupt-Patentanmeldung DE 10 2010 049 513.1 beschrieben, nacheinander in zwei, drei oder vier Arbeitszylinder Verbrennungsluft einspeisen und hiernach das verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch für eine erweiterte Expansion nacheinander aus den zwei, drei oder vier Arbeitszylindern entnehmen.
Weisen die Arbeitszylinder und der Hilfszylinders ein gleiches Zylindervolumen auf, wird während der ersten Hälfte des Verdichtungstakts der Arbeitszylinder durch den Hilfszylinder über den Verbindungskanal etwa sein gesamtes Zylindervolumen an Verbrennungsluft in den betreffenden Arbeitszylinder eingespeist, sodass, grob berechnet, sich zu Beginn der zweiten Hälfte des Verdichtungstakts des Arbeitszylinders ein Gemisch aus Verbrennungsluft und verbranntem Kraftstoff-Luftgemisch in dem betreffenden Arbeitszylinder befindet, das aus einem 1,5-fachen Zylindervolumen Verbrennungsluft und aus einem 0,5-fachen Zylindervolumen verbrannten Kraftstoff-Luftgemisch gebildet ist, wobei der Anteil des verbrannten Kraftstoff-Luftgemisches vor der Einleitung des Verbrennungsvorgangs etwa 25% beträgt.
Durch den zwischen der Kurbelwelle der Arbeitszylinder und der Kurbelwelle des Hilfszylinders angeordneten Phasenverstellers und durch eine Veränderung des Volumenverhältnisses zwischen den Arbeitszylindern und dem Hilfszylinder; sowie durch eine variable Ventilsteuerung lässt sich das Verdichtungsverhältnis und die Abgasrückführungsrate verändern.
Stellvertretend für die Verbrennungskraftmaschinen, bei denen ein Hilfszylinder drei oder vier Arbeitszylinder beaufschlagt, wird der Ladungswechsel in den Arbeitszylindern und in den Hilfszylindern im Folgenden nur für die Verbrennungskraftmaschinen beschrieben, bei denen ein Hilfszylinder zwei Arbeitszylinder beaufschlagt. Der Ladungswechsel für die Verbrennungskraftmaschinen, bei denen ein Hilfszylinder drei oder vier Arbeitszylinder beaufschlagt, ist in einfacher Weise nachzuvollziehen.
Beaufschlagt ein Hilfszylinder zwei Arbeitszylinder können die Arbeitsschritte in den Arbeitszylindern in vorteilhafter Weise in einem Drehwinkelabstand von 180°/540° erfolgen.
In 1 sind in einem Querschnitt zwei hintereinander angeordnete Arbeitszylinder 1 mit einem Hilfszylinder 3 dargestellt, wobei hinter den beiden Arbeitszylindern 1 weitere Arbeitszylinder und hinter dem Hilfszylinder 3 weitere Hilfszylinder angeordnet sein können.
In 2 sind Kolben-Stellungsbilder der Kolben dargestellt, bei denen zwei Arbeitszylinder durch einen Hilfszylinder beaufschlagt werden, wobei die Zündzeitpunkte zwischen den Arbeitszylindern um 180°/540° versetzt sind.
Da im Gegensatz zu der Haupt-Patentanmeldung DE 10 2010 049 513.1 in den Zylinderköpfen der Arbeitszylinder die Auslasskanäle mit ihren Auslassventilen entfallen, ergibt sich hierdurch ein geänderter Ladungswechsel.
Die Auslasskanäle mit ihren Auslassventilen können auch bei Erfindungsgegenständen entfallen, bei denen ein Hilfszylinder zwei, drei oder vier Arbeitszylinder beaufschlagt.
Der in 1 dargestellte Erfindungsgegenstand ist in einem Querschnitt dargestellt und weist zwei hintereinander angeordnete Arbeitszylinder 1 mit einem Kolben 2 und einen Hilfszylinder 3 mit einem Kolben 4 auf, wobei die Pleuel 5 der Kolben 2 der Arbeitszylinder 1 durch eine Kurbelwelle 6 angetrieben werden und das Pleuel 7 des Kolbens 4 des Hilfszylinders 3 durch eine gesonderte Kurbelwelle 8 angetrieben wird.
Die Kurbelwelle 6 der Kolben 2 der Arbeitszylinder treibt die Kurbelwelle 8 des Kolbens 4 des Hilfszylinders 3 über Zahnräder 9 und 10 mit einer zweifachen Drehzahl an, wenn der Kolben 4 des Hilfszylinders 3 zwei Arbeitszylinder 1 beaufschlagt. Diese Drehzahl ist dreifach, wenn der Kolben 4 des Hilfszylinders 3 drei Arbeitszylinder 1 und diese Drehzahl ist vierfach, wenn der Kolben 4 des Hilfszylinders 3 vier Arbeitszylinder 1 beaufschlagt.
In vorteilhafter Weise ist das größere Zahnrad 9 der Kurbelwelle 6 als Phasenversteller 11 ausgebildet oder eines der beiden Zahnräder 9 und 10 überträgt die Drehbewegungen über einen mit ihnen verbundenen Phasenversteller 11.
Da die Arbeitszylinder 1 und der Hilfszylinder 3 in der axialen Richtung ihrer Kurbelwellen 6 oder 8 gegeneinander versetzt angeordnet sind, wird eine Berührung zwischen den unteren Enden der Pleuel 5 und 7 während ihrer Drehbewegung vermieden.
Die Arbeitszylinder 1 und der Hilfszylinder 3 sind jeweils über einen Verbindungskanal 12 miteinander verbunden, wobei die Verbindungskanäle 12 durch ein in dem Zylinderkopf 13 der Arbeitszylinder 1 angeordnetes Steuerventil 14 und durch ein in dem Zylinderkopf 15 des Hilfszylinders 3 angeordnetes Steuerventil 16 geschlossen werden können. Da gemäß der Erfindung in den Zylinderköpfen 13 der Arbeitszylinder 1 kein Auslasskanal mit einem Auslassventil angeordnet ist, ist hier nur ein Einlasskanal mit einem Einlassventil 17 angeordnet. Der Zylinderkopf 15 des Hilfszylinders 3 weist zwei Steuerventile 16 für die hier angeordneten, in die zwei Arbeitszylinder 1 führenden Verbindungskanäle 12 und, hintereinander angeordnet, ein Einlassventil 18a und ein Auslassventil 18b auf.
Durch das Schließen der Steuerventile 14 und 16 wird ermöglicht, dass während des Ladungswechsels die mit Druck beaufschlagte Verbrennungsluft oder das mit Druck beaufschlagte Kraftstoff-Luftgemisch in dem Verbindungskanal 12 eingeschlossen wird, wonach die mit Druck beaufschlagte Verbrennungsluft oder das mit Druck beaufschlagte Kraftstoff-Luftgemisch durch das Öffnen des Steuerventils 16, die Antriebsleistung erhöhend, dann in den Hilfszylinder 3 eingespeist wird, wenn während eines Expansionstakts im Hilfszylinder 3 der Gasdruck im Hilfszylinders 3 niedriger als im Verbindungskanal 12 ist.
Die hier in ihrer Einzahl beschriebenen Ventile 14, 16, 17, 18a und 18b können etwa auch in einer doppelten Anzahl angeordnet sein.
In 2 sind Kolben-Stellungsbilder der beiden Kolben 2 der Arbeitszylinder 1 und des Kolbens 4 des Hilfszylinders 3 dargestellt. Hierbei sind die beiden Arbeitszylinder 1 mit A1 und A2 bezeichnet, wobei der Hilfszylinder mit H bezeichnet ist. Die beiden Kolben 2 der Arbeitszylinder 1 sind mit K1 und K2 bezeichnet, wobei der Kolben 4 des Hilfszylinders 3 mit K3 bezeichnet ist.
In den Kolben-Stellungsbildern sind die Positionen der Kolben K1 und K2 der beiden Arbeitszylinder A1 und A2 in 90°-Drehwinkelabständen dargestellt, wobei die Position des Kolbens K3 des Hilfszylinders H durch seinen Antrieb mittels einer mit der doppelten Drehzahl rotierenden Kurbelwelle hier einen 180° Drehwinkelabstand aufweist. Die doppelte Drehzahl der Kurbelwelle des Hilfszylinders H ist erforderlich, da der Kolben K3 des Hilfszylinders H beide Arbeitskolben A1 und A2 mittels seines Viertaktverfahrens beaufzuschlagen hat. Die Kolben K1 und K2 werden in einem Drehwinkelabstand von 180°/180° von ihrer Kurbelwelle angetrieben, wobei der Zündzeitpunkt des Arbeitszylinders A2 gegenüber dem Zündzeitpunkt des Arbeitszylinders A1 um 180°/540° versetzt ist.
Sind die beiden Arbeitszylinder A1 und A2 in Ihrem Stellungsbild mit Z bezeichnet, wird in dieser Position in ihnen der Verbrennungsvorgang eingeleitet.
Die gebogenen Pfeile zeigen die Einspeiserichtung von einem Arbeitszylinder A1 oder A2 in den Hilfszylinder H an, wobei verbranntes Kraftstoff-Luftgemisch Arbeit leistend in den Hilfszylinder eingespeist wird oder zeigen die Einspeiserichtung von dem Hilfszylinder H in die Arbeitszylinder A1 oder A2 an, wobei Verbrennungsluft in einen der beiden Arbeitszylinder eingespeist wird.
Durch den Entfall der Auslasskanäle mit ihren Auslassventilen in den Arbeitszylindern A1 und A2 ist eine besondere Steuerung der Ventile 14, 16, 17, 18a und 18b erforderlich, sodass in den Beschreibungen der Stellungsbilder neben der Angabe der Positionen der Kolben K1, K2 und K3 in ihren Zylindern A1, A2 und H auch die Angabe der Stellung der Ventile 14, 16, 17, 18a und 18b (geöffnet oder geschlossen) aufgeführt ist.
Bei der Beschreibung der Betätigung der Ventile 14, 16, 17, 18a und 18b wird nicht berücksichtigt, dass das Auslassventil 18b, wie üblich, für die Vermeidung eines Gasgegendrucks zu öffnen ist, bevor die Kolben K1, K2 und K3 ihren unteren Totpunkt erreicht haben. Weiterhin wird bei der Beschreibung der Betätigung der Ventile 14, 16, 17, 18a und 18b nicht berücksichtigt, dass für eine Verbesserung des Füllungsgrads die Einlassventile 17 und 18a, wie üblich, erst nach der Beendigung des Ansaugtakts, am Anfang des Verdichtungstakts zu schließen sind.
Fig. 2 Kolben-Stellungsbild A1, A2 und H im Drehwinkel 0°.

– Der Kolben K1 des Arbeitszylinders A1 befindet sich in seinem oberen Totpunkt am Ende seines Verdichtungstakts, im Bereich seines Zündzeitpunkts, am Beginn seines Expansionstakts. Hierbei bleiben sein Steuerventil 14 und sein Einlassventil 17 geschlossen.
– Der Kolben K2 des Arbeitszylinders A2 befindet sich in seinem unteren Totpunkt, am Ende seines Ansaugtakts, am Beginn seines Verdichtungstakts. Hierbei wird sein Steuerventil 14 geöffnet und sein Einlassventil 17 geschlossen.
– Der Kolben K3 des Hilfszylinders H befindet sich in seinem unteren Totpunkt, am Ende seines Ansaugtakts, am Beginn seines Verdichtungstakts, bei dem die Verbrennungsluft aus seinem Hilfszylinder H in den Arbeitszylinder A2 eingespeist wird. Hierbei wird das Steuerventil 16, des zu dem Arbeitszylinder A2 führenden Verbindungskanals 12 geöffnet und sein Einlassventil 18a wird geschlossen, wobei sein Auslassventil 18b und das Steuerventil 16 des zu dem Arbeitszylinder A1 führenden Verbindungskanals 12 geschlossen bleiben.

Fig. 2 Kolben-Stellungsbild A1 und A2 im Drehwinkel 90° H im Drehwinkel 180°.

– Der Kolben K1 des Arbeitszylinders A1 hat etwa einen halben Hub seines Expansionstakts durchgeführt. Hierbei wird sein Steuerventil 14 für die Einspeisung des verbrannten Kraftstoff-Luftgemisches in den Hilfszylinder H geöffnet, wobei sein Einlassventil 17 geschlossen bleibt.
– Der Kolben K2 des Arbeitszylinders A2 hat etwa einen halben Hub seines Verdichtungstakts durchgeführt. Hierbei wird sein Steuerventil 14 geschlossen, wobei sein Einlassventil 17 geschlossen bleibt.
– Der Kolben K3 des Hilfszylinders H befindet sich in seinem oberen Totpunkt am Ende seines Verdichtungstakts, wobei die Einleitung der Verbrennungsluft aus seinem Hilfszylinder H in den Arbeitszylinder A2 beendet wurde, am Beginn seines Expansionstakts, bei dem das verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch aus dem Arbeitszylinder A1 in seinen Hilfszylinder H eingespeist wird. Hierbei wird das Steuerventil 16 des zu dem Arbeitszylinder A1 führenden Verbindungskanals 12 geöffnet, wobei das Steuerventil 16 des zu dem Arbeitszylinder A2 führenden Verbindungskanals 12 geschlossen wird. Sein Einlassventil 18a und sein Auslassventil 18b bleiben geschlossen.

Fig. 2 Kolben-Stellungsbild A1 und A2 im Drehwinkel 180°, H im Drehwinkel 360°.

– Der Kolben K1 des Arbeitszylinders A1 befindet sich in seinem unteren Totpunkt am Ende seines Expansionstakts, am Beginn seines Ausstoßtakts. Hierbei bleibt sein Steuerventil 14 geöffnet, wobei sein Einlassventil 17 geschlossen bleibt.
– Der Kolben K2 des Arbeitszylinders A2 befindet sich in seinem oberen Totpunkt, am Ende seines Verdichtungstakts, im Bereich seines Zündzeitpunkts, am Beginn seines Expansionstakts. Hierbei bleiben sein Steuerventil 14 und sein Einlassventil 17 geschlossen.
– Der Kolben K3 des Hilfszylinders H befindet sich in seinem unteren Totpunkt am Ende seines Expansionstakts, am Beginn seines Ausstoßtakts. Hierbei wird das Auslassventil 18b geöffnet, wobei das Steuerventil 14 des zu dem Arbeitszylinder A1 führenden Verbindungskanals 12 geöffnet bleibt, um das verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch des Hilfszylinders H zusammen mit dem verbrannten Kraftstoff-Luftgemisch des Arbeitszylinders A1 über das Auslassventil 18b in die Auspuffanlage einzuspeisen. Das Steuerventil 16 des zu dem Arbeitszylinder A2 führenden Verbindungskanals 12 und sein Einlassventil 18a bleiben geschlossen.

Fig. 2 Kolben-Stellungsbild A1 und A2 im Drehwinkel 270°, H im Drehwinkel 540°,

– Der Kolben K1 des Arbeitszylinders A1 hat etwa einen halben Hub seines Ausstoßtakts durchgeführt. Hierbei wird sein Einlassventil 17 für die Einspeisung des verbrannten Kraftstoff-Luftgemisches in den Einlasskanal geöffnet, wobei sein Steuerventil 14 geschlossen wird.
– Der Kolben K2 des Arbeitszylinders A2 hat etwa einen halben Hub seines Expansionstakts durchgeführt. Hierbei wird sein Steuerventil 14 für die Einspeisung des verbrannten Kraftstoff-Luftgemisches in den Hilfszylinder H geöffnet, wobei sein Einlassventil 17 geschlossen bleibt.
– Der Kolben K3 des Hilfszylinders H befindet sich in seinem oberen Totpunkt am Ende seines Ausstoßtakts, am Beginn seines Expansionstakts, bei dem das verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch aus dem Arbeitszylinder A2 in seinen Hilfszylinder H eingespeist wird. Hierbei wird das Steuerventil 16 des zu dem Arbeitszylinder A2 führenden Verbindungskanals 12 geöffnet, wobei das Steuerventil 16 des zu dem Arbeitszylinder A1 führenden Verbindungskanals 12 und sein Auslassventil 18b geschlossen wird. Sein Einlassventil 18a bleibt geschlossen.

Fig. 2 Kolben-Stellungsbild A1 und A2 im Drehwinkel 360°, H im Drehwinkel 720°.
– Der Kolben K1 des Arbeitszylinders A1 befindet sich in seinem oberen Totpunkt am Ende seines Ausstoßtakts, wobei das im Zylinder A1 verbliebene verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch in den Einlasskanal eingespeist wurde und ist am Beginn seines Ansaugtakts, bei dem das im Einlasskanal verbliebene verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch mit der Verbrennungsluft vermischt in den Arbeitszylinder A1 gesaugt wird.
Hierbei bleibt sein Einlassventil 17 geöffnet, wobei sein Steuerventil 14 geschlossen bleibt.
– Der Kolben K2 des Arbeitszylinders A2 befindet sich in seinem unteren Totpunkt am Ende seines Expansionstakts, am Beginn seines Ausstoßtakts.
Hiernach bleibt sein Steuerventil 14 geöffnet, wobei sein Einlassventil 17 geschlossen bleibt.
– Der Kolben K3 des Hilfszylinders H befindet sich in seinem unteren Totpunkt am Ende seines Expansionstakts, am Beginn seines Ausstoßtakts.
Hierbei wird das Auslassventil 18b geöffnet, wobei das Steuerventil 14 des zu dem Arbeitszylinder A2 führenden Verbindungskanals 12 geöffnet bleibt, um das verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch des Hilfszylinders H zusammen mit dem verbrannten Kraftstoff-Luftgemisch des Arbeitszylinders A1 über das Auslassventil 18b in die Auspuffanlage einzuspeisen. Das Steuerventil 16 des zu dem Arbeitszylinder A1 führenden Verbindungskanals 12 und sein Einlassventil 18a bleiben geschlossen.
Fig. 2 Kolben-Stellungsbild A1 und A2 im Drehwinkel 450°, H im Drehwinkel 900°.

– Der Kolben K1 des Arbeitszylinders A1 hat etwa einen halben Hub seines Ansaugtakts durchgeführt, wobei aus seinem Einlasskanal die Verbrennungsluft mit dem vorher in den Einlasskanal eingespeisten verbrannten Kraftstoff-Luftgemisch vermischt in den Arbeitszylinder A1 gesaugt wird. Hierbei bleibt sein Einlassventil 17 geöffnet, wobei sein Steuerventil 14 geschlossen bleibt.
– Der Kolben K2 des Arbeitszylinders A2 hat etwa einen halben Hub seines Ausstoßtakts durchgeführt. Hierbei wird sein Einlassventil 17 für die Einspeisung des verbrannten Kraftstoff-Luftgemisches in den Einlasskanal geöffnet, wobei sein Steuerventil 14 geschlossen wird.
– Der Kolben K3 des Hilfszylinders H befindet sich in seinem oberen Totpunkt am Ende seines Ausstoßtakts, am Beginn seines Ansaugtakts. Hierbei wird sein Einlassventil 18a geöffnet, wobei das Auslassventil 18b und das Steuerventil 16 des zu dem Arbeitszylinder A2 führenden Verbindungskanals 12 geschlossen werden. Das Steuerventil 16 des zu dem Arbeitszylinder A1 führenden Verbindungskanals 12 bleibt geschlossen.

Fig. 2 Kolben-Stellungsbild A1 und A2 im Drehwinkel 540°, H im Drehwinkel 1080°.

– Der Kolben K1 des Arbeitszylinders A1 befindet sich in seinem unteren Totpunkt am Ende seines Ansaugtakts, am Beginn seines Verdichtungstakts. Hierbei wird sein Steuerventil 14 geöffnet und sein Einlassventil 17 geschlossen.
– Der Kolben K2 des Arbeitszylinders A2 befindet sich in seinem oberen Totpunkt am Ende seines Ausstoßtakts, wobei das im Zylinder A1 verbliebene verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch in den Einlasskanal eingespeist wurde und ist am Beginn seines Ansaugtakts. Hierbei bleibt das Einlassventil 17 geöffnet, wobei das Steuerventil 14 geschlossen bleibt.
– Der Kolben K3 des Hilfszylinders H befindet sich in seinem unteren Totpunkt am Ende seines Ansaugtakts, am Beginn seines Verdichtungstakts, bei dem die Verbrennungsluft aus seinem Hilfszylinder H in den Arbeitszylinder A1 eingespeist wird. Hierbei wird das Steuerventil 16 des zu dem Arbeitszylinder A1 führenden Verbindungskanals 12 geöffnet und sein Einlassventil 18a wird geschlossen, wobei sein Auslassventil 18b und das Steuerventil 16 des zu dem Arbeitszylinder A2 führenden Verbindungskanals 12 geschlossen bleiben.

Fig. 2 Kolben-Stellungsbild A1 und A2 im Drehwinkel 630°, H im Drehwinkel 1260°.

– Der Kolben K1 des Arbeitszylinders A1 hat etwa einen halben Hub seines Verdichtungstakts durchgeführt. Hierbei wird sein Steuerventil 14 geschlossen, wobei sein Einlassventil 17 geschlossen bleibt.
– Der Kolben K2 des Arbeitszylinders A2 hat etwa einen halben Hub seines Ansaugtakts durchgeführt, wobei aus seinem Einlasskanal die Verbrennungsluft mit dem vorher in den Einlasskanal eingespeisten verbrannten Kraftstoff-Luftgemisch vermischt in den Arbeitszylinder A2 gesaugt wird. Hierbei bleibt sein Einlassventil 17 geöffnet, wobei sein Steuerventil 14 geschlossen bleibt.
– Der Kolben K3 des Hilfszylinders H befindet sich in seinem oberen Totpunkt am Ende seines Verdichtungstakts, am Beginn seines Ansaugtakts. Hierbei wird sein Einlassventil 18a geöffnet und das Steuerventil 16 des zu dem Arbeitszylinder A1 führenden Verbindungskanals 12 wird geschlossen. Das Auslassventil 18b und das Steuerventil 16 des zu dem Arbeitszylinder A2 führenden Verbindungskanals 12 bleiben geschlossen.

Weiter siehe Kolben-Stellungsbild A1, A2 und H im Drehwinkel 0°.
Wie aus den Kolben-Stellungsbildern 2 ersichtlich, führt der Kolben K3 des Hilfszylinders H die Arbeitstakte Ansaugen und Verdichten der Ansaugluft wie auch die Arbeitstakte Expansion und Ausstoßen des verbrannten Kraftstoff-Luftgemisches zweimal hintereinander aus, welches für die Kühlung des Kolbens K3 nicht nachteilig ist.
Durch den beim obigen Arbeitsverfahren zwischen den beiden Arbeitszylindern A1 und A2 vorhandenen Zündabstand von 180°/540° können für die Herstellung eines 4-Zylinder-Reihenmotors zwei weitere Arbeitszylinder mit ihrem Hilfszylinder angeordnet werden, wobei für die Herstellung des Massenausgleichs, die Kurbelwelle der Arbeitszylinder, wie üblich, an ihren Außenseiten zwei in einem gleichen Drehwinkel angeordnete Kurbelzapfen und in ihrer Mitte, gegenüber den Kurbelzapfen der Außenseiten um 180° versetzte Kurbelzapfen aufweist. Für die Herstellung einer gleichmäßigen Zündfolge kann in üblicher Weise eine Zündfolge in den Zylindern 1 2, 4, 3 oder 1, 3, 4, 2 vorgesehen werden.

Claims

Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen mit nach dem Viertaktverfahren arbeitenden Arbeitszylindern, die mit nach dem Vier- oder Sechstaktverfahren arbeitenden Hilfszylindern über ventilgesteuerte Verbindungskanäle verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderköpfe (13) der Arbeitszylinder (A1) keine Auslasskanäle und Auslassventile aufweisen, wobei die Einlassventile (17) während eines auch verkürzten Ausstoßtakts geöffnet sind und hierdurch verbranntes Kraftstoff-Luftgemisch in den Einlasskanal eingespeist wird, wonach aus dem Einlasskanal ein Gemisch aus Verbrennungsluft und verbranntem Kraftstoff-Luftgemisch angesaugt wird und das Gemisch aus Verbrennungsluft und verbranntem Kraftstoff-Luftgemisch in den Arbeitszylindern (A1) und (A2) mit einer Hinzufügung von Verbrennungsluft ergänzt wird, die durch die Hilfszylinder (H) während ihrer Verdichtungstakte in die Arbeitszylinder (A1) und (A2) eingespeist wird.
Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den Hilfszylindern (H) in den Arbeitszylinder (A1) über Verbindungskanäle eingespeiste, mit Druck beaufschlagte Verbrennungsluft nach der Durchführung des Verdichtungstakts der Hilfszylinder (H) durch das Schließen der an den beiden Enden der Verbindungskanäle (12) angeordneten Ventile (14) und (16) in den Verbindungskanälen (12) eingeschlossen wird und die Verbrennungsluft durch das Öffnen der zu den Hilfszylindern (H) führenden Ventile (14) und (16) in die Hilfszylinder (H) Arbeit leistend eingespeist wird, wenn in den Hilfszylindern (H) ein Expansionstakt durchgeführt wird, wodurch eine Sauerstoffanreicherung in dem verbrannten Kraftstoffluft-Luftgemisch durchgeführt wird und hierdurch auch eine Nachverbrennung eingeleitet werden kann.
Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das nach der Durchführung der Ausstoßtakte der Hilfszylinder (H) das in den Verbindungskanälen (12) eingeschlossene, verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch in die Hilfszylindern (H) eingespeist wird, wenn in den Hilfszylindern (H) ein Ansaugtakt durchgeführt wird, wodurch eine Abgasrückführung herbeigeführt wird.
Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen nach Anspruch 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisung der Verbrennungsluft oder die Einspeisung des verbrannten Kraftstoff-Luftgemisches aus den Verbindungskanälen (12) in die Hilfszylinder (H) dann erfolgt, wenn die Verbrennungsluft oder das verbrannte Kraftstoff-Luftgemisch in den Verbindungskanälen (12) etwa den Druck aufweisen, der in den Hilfszylindern (H) vorhanden ist, um unnötige Gasbewegungen zu vermeiden.