DE102012112167B4

DE102012112167B4 - Internal combustion engine with continuous combustion chamber

Info

Publication number: DE102012112167B4
Application number: DE102012112167.2A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2016-09-29
Anticipated expiration: 2032-12-13
Also published as: DE102012112167A1

Abstract

Hubkolben-Brennkraftmaschine (10), umfassend zumindest einen Verdichtungszylinder (12) und zumindest einen Arbeitszylinder (14), die durch eine gemeinsame Kurbelwelle (16) verbunden sind und wobei in einem Verbindungskanal (18) zwischen Verdichtungszylinder (12) und Arbeitszylinder (14) eine Dauerbrennkammer (20) angeordnet ist und der Verdichtungszylinder (12) zur Zündung eines verdichteten Gasgemisches eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (16) einen Kurbelwellenhubzapfenvorlauf zwischen Arbeits- (14) und Verdichtungszylinder (12) aufweist, wobei der Kolben (52) des Arbeitszylinders (14) gegenüber dem Kolben (50) des Verdichtungszylinders (12) in einem voreilenden Kolbenwinkel von 20° bis 45°, insbesondere 30° vorläuft und eine Zündung des Brennstoffgemisches im Verdichtungszylinder (12) erfolgt, wobei eine Ausdehnung des gezündeten Brennstoffgemisches durch die Dauerbrennkammer (20) hindurch in den Arbeitszylinder (14) stattfinden kann. Reciprocating internal combustion engine (10), comprising at least one compression cylinder (12) and at least one working cylinder (14), which are connected by a common crankshaft (16) and wherein in a connecting channel (18) between the compression cylinder (12) and working cylinder (14) a continuous combustion chamber (20) is arranged and the compression cylinder (12) is adapted to ignite a compressed gas mixture, characterized in that the crankshaft (16) has a Kurbelwellenhubzapfenvorlauf between working (14) and compression cylinder (12), wherein the piston (52 ) of the working cylinder (14) relative to the piston (50) of the compression cylinder (12) in a leading piston angle of 20 ° to 45 °, in particular 30 ° precedes and an ignition of the fuel mixture in the compression cylinder (12), wherein an extension of the ignited fuel mixture through the continuous combustion chamber (20) can take place in the working cylinder (14).

Description

Die Erfindung geht aus von einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, die zumindest einen Verdichtungszylinder, einen Arbeitszylinder und eine die Verdichtungs- und Arbeitszylinder verbindende Kurbelwelle umfasst. The invention is based on a reciprocating internal combustion engine which comprises at least one compression cylinder, a working cylinder and a crankshaft connecting the compression and working cylinders.

STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART

Gattungsgemäße Brennkraftmaschinen sind als viertaktarbeitende Hubkolbenbrennkraftmaschinen oder Verbrennungsmotoren, insbesondere zum Antrieb von Kraftfahrzeugen bekannt, die beispielsweise als Benzin- oder Dieselmotoren ausgelegt sein können. Generic internal combustion engines are known as four-stroke reciprocating internal combustion engines or internal combustion engines, in particular for driving motor vehicles, which may be designed for example as gasoline or diesel engines.

Es ist bekannt, dass durch eine Einspritzeinrichtung ein Treibstoff mit hohem Druck in einem Zylinder eingespritzt werden kann, um die effektive Treibstoffmenge im Zylinder zu erhöhen und somit höhere Leistungen zu erreichen. Des Weiteren sind Turbokompressoren bekannt, die, angetrieben durch den Abgasstrom oder durch einen Motor, zugeführte Luft im Verbrennungszylinder derart komprimieren, dass eine hohe Sauerstoffkonzentration und damit eine möglichst effektive Zündung des Brennstoffgemisches zur Verfügung steht. It is known that high pressure fuel in a cylinder can be injected through an injector to increase the effective amount of fuel in the cylinder and thus achieve higher outputs. Furthermore, turbocompressors are known which, driven by the exhaust gas flow or by a motor, compressed air in the combustion cylinder such that a high oxygen concentration and thus the most effective ignition of the fuel mixture is available.

Aus der DE 36 25 223 A1 ist ein Verbrennungsmotor bekannt, der einen Verdichtungszylinder und eine separate Brennkammer aufweist, wobei der Verdichtungszylinder Verbrennungsluft in der Brennkammer komprimieren kann, in der Brennkammer ein Brennstoffeinlass vorgesehen ist, um mit einem Hochdruckbrenner eine Zündung des Brennstoffgemisches zu bewirken, und ein der Brennkammer zugeordneter Arbeitszylinder durch die Expansionswirkung der verbrannten Gase angetrieben werden kann. Die Zündung findet in der Dauerbrennkammer statt, und die Verdichtungszylinder dienen zur Vorkomprimierung von Luft, wobei der Arbeitszylinder durch das expandierte Brenngasgemisch der Dauerbrennkammer angetrieben wird. From the DE 36 25 223 A1 an internal combustion engine is known which comprises a compression cylinder and a separate combustion chamber, wherein the compression cylinder is capable of compressing combustion air in the combustion chamber, in the combustion chamber a fuel inlet is provided to effect ignition of the fuel mixture with a high pressure burner, and a working cylinder associated with the combustion chamber the expansion effect of the burned gases can be driven. The ignition takes place in the continuous combustion chamber, and the compression cylinders are used for pre-compression of air, wherein the working cylinder is driven by the expanded fuel gas mixture of the continuous combustion chamber.

Daneben ist aus der EP 0 239 560 A eine Zweitaktkolben-Brennkraftmaschine bekannt, die einen Arbeitszylinder und einen Ladezylinder aufweist, die über eine Verbindungsleitung miteinander verbunden sind. Der Kolben des Arbeitszylinders und des Ladezylinders arbeiten in einem Winkel von 30° bis 90° phasenversetzt, wobei der Kolben des Arbeitszylinders vorläuft. Die Zündung des Brennstoffgemisches erfolgt im Arbeitszylinder. Besides that is from the EP 0 239 560 A a two-stroke piston internal combustion engine is known which comprises a working cylinder and a loading cylinder, which are connected to each other via a connecting line. The piston of the working cylinder and the loading cylinder operate at an angle of 30 ° to 90 ° out of phase, the piston of the working cylinder is in front. The ignition of the fuel mixture takes place in the working cylinder.

In den oben genannten Fällen, in denen ein Verdichtungszylinder mit einem Arbeitszylinder zusammenwirken, übernimmt der Verdichtungszylinder die Kompression und wirkt in der Art eines Turbos oder Vorverdichters, wobei der Arbeitszylinder im üblichen Viertaktbetrieb betrieben wird und die Gasgemischzündung entweder in der Brennkammer oder im Arbeitszylinder stattfindet. In the above cases, in which a compression cylinder cooperate with a working cylinder, the compression cylinder takes over the compression and acts in the manner of a turbo or supercharger, wherein the working cylinder is operated in the usual four-stroke operation and the gas mixture ignition takes place either in the combustion chamber or in the working cylinder.

In der DE 10 2009 029 808 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit einem Verdichtungszylinder und einem Arbeitszylinder beschrieben, die über zwei Brennkammern, die mittels Ventilen gegenüber dem Verbrennungszylinder und Arbeitszylinder öffen- und schließbar sind, verbunden sind. Der Verdichtungszylinder dient dazu, ein Brenngasgemisch vor zu verdichten, und dieses über die Brennkammern in den Arbeitszylinder abzugeben, wobei die Zündung und Verbrennung erst im Arbeitszylinder erfolgt. Es wird eine komplexe Pleuelstangenkonstruktion vorgeschlagen, um Arbeits- und Verdichtungszylinder miteinander mechanisch gekoppelt betreiben zu können. Jedes Zylinderpaar ist mittels zweier Brennkammern miteinander verbunden. Die Verbrennung des komprimierten Gasgemisches erfolgt im Arbeitszylinder, gezündet wird im Arbeitszylinder, je nach Kraftstoffart durch Selbstzündung oder durch Fremdzündung". In the DE 10 2009 029 808 A1 an internal combustion engine is described with a compression cylinder and a working cylinder, which are connected via two combustion chambers which are openable and closable by means of valves relative to the combustion cylinder and working cylinder. The compression cylinder serves to pre-compress a fuel gas mixture, and to deliver this via the combustion chambers in the working cylinder, wherein the ignition and combustion takes place only in the working cylinder. It is proposed a complex connecting rod construction in order to operate working and compression cylinder mechanically coupled to each other. Each cylinder pair is connected to each other by means of two combustion chambers. The combustion of the compressed gas mixture takes place in the working cylinder, is ignited in the working cylinder, depending on the type of fuel by auto-ignition or by spark ignition.

Die US 2006 / 0 011 154 A1 betrifft eine Kombination eines Verdichtungszylinders und eines Arbeitszylinder, die ebenfalls durch eine Dauerbrennkammer miteinander verbunden sind. Die Zündung erfolgt im Arbeitszylinder. Hierdurch wird ein sogenannter "split-cycle" Motor beschrieben, bei dem eine Verdichtung in einem Verdichtungszylinder und einer Verbrennung des komprimierten Gases in einem Arbeitszylinder stattfindet. The US 2006/0 011 154 A1 relates to a combination of a compression cylinder and a working cylinder, which are also connected by a continuous combustion chamber. The ignition takes place in the working cylinder. As a result, a so-called "split-cycle" engine is described in which a compression takes place in a compression cylinder and a combustion of the compressed gas in a working cylinder.

Schließlich beschreibt die DE 24 50 240 A1 einen gattungsgemäßen "split-cycle"-Motor, bei dem eine Zündung des Brennstoffgemisches im Arbeitszylinder mittels einer Zündkerze erfolgt. Finally, that describes DE 24 50 240 A1 a generic "split-cycle" engine in which an ignition of the fuel mixture in the working cylinder by means of a spark plug.

Nachteilig an den vorgenannten Brennkraftmaschinen ist insbesondere, dass naturgemäß die Zündung des Brennstoffgemisches im oberen Totpunktbereich des Arbeitszylinders stattfindet, in dem der Pleuel des Arbeitszylinderkolbens in einer ungünstigen Winkelstellung auf die Kurbelwelle wirkt und zumindest im Explosionszeitpunkt kein hohes Drehmoment auf die Kurbelwelle auszuüben vermag. Somit kann keine optimale Drehmomententfaltung erreicht werden und die mechanische Verdrängungsleistung des expandierenden Brennstoffgemisches kann nicht in einem optimalen Pleuelkurbelwellenwinkel zum Antrieb genutzt werden. A disadvantage of the aforementioned internal combustion engines is in particular that naturally takes place the ignition of the fuel mixture in the top dead center of the working cylinder in which the connecting rod of the working cylinder piston acts in an unfavorable angular position on the crankshaft and at least in the explosion time is unable to exert high torque on the crankshaft. Thus, optimal torque deployment can not be achieved and the mechanical displacement performance of the expanding fuel mixture can not be utilized in an optimal connecting rod crankshaft angle for propulsion.

Die oben genannten Nachteile werden durch eine Hubkolben-Brennkraftmaschine nach dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Brennkraftmaschine finden sich in den Unteransprüchen. The above-mentioned disadvantages are solved by a reciprocating internal combustion engine according to independent claim 1. Advantageous developments of the internal combustion engine can be found in the dependent claims.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG DISCLOSURE OF THE INVENTION

Erfindungsgemäß wird eine Hubkolbenbrennkraftmaschine vorgeschlagen, die zumindest einen Verdichtungszylinder und zumindest einen Arbeitszylinder, die durch eine gemeinsame Kurbelwelle verbunden sind, umfasst. In einem Verbindungskanal zwischen dem Verdichtungszylinder und dem Arbeitszylinder ist eine Dauerbrennkammer angeordnet, wobei der Verdichtungszylinder zur Zündung eines verdichtenden Brennstoffgemisches, umfassend Sauerstoff und Brennstoff wie Diesel oder Benzin eingerichtet ist. Die Zündung kann üblicherweise durch Selbstzündung wie bei einem Dieselmotor oder mittels Zündkerze wie bei einem Benzinmotor erfolgen. Die Kurbelwelle, die die Pleuelstangen des Arbeitszylinderkolbens und Verdichtungszylinderkolbens miteinander verbindet, weist einen Kurbelwellenhubzapfenvorlauf auf, so dass der Arbeitszylinderkolben gegenüber dem Verdichtungszylinderkolben in einem voreilenden Kolbenwinkel von 20° bis 45°, insbesondere 30°, vorläuft. According to the invention, a reciprocating internal combustion engine is proposed which comprises at least one compression cylinder and at least one working cylinder, which are connected by a common crankshaft. In a connecting channel between the compression cylinder and the working cylinder, a continuous combustion chamber is arranged, wherein the compression cylinder is arranged for igniting a compressed fuel mixture comprising oxygen and fuel such as diesel or gasoline. Ignition can usually be by auto-ignition as in a diesel engine or by spark plug as in a gasoline engine. The crankshaft, which connects the connecting rods of the working cylinder piston and compression cylinder piston with each other, has a Kurbelwellenhubzapfenvorlauf, so that the working cylinder piston with respect to the compression cylinder piston in a leading piston angle of 20 ° to 45 °, in particular 30 °, precedes.

Mit anderen Worten betrifft die Erfindung eine Hubkolben-Brennkraftmaschine, die bevorzugt mit Direkteinspritzung betrieben wird, und die eine Dauerbrennkammer zwischen einem Verdichtungs- und einem Arbeitszylinder aufweist und eine modifizierte Kurbelwelle besitzt, wobei der Arbeitszylinderkolben gegenüber dem Verdichtungszylinderkolben um 20° bis 45° vorläuft. Eine Zündung des Brennstoffgemisches findet im Verdichtungszylinder statt, wobei eine Ausdehnung des gezündeten Brennstoffgemisches durch die Dauerbrennkammer hindurch in den Arbeitszylinder stattfinden kann und der Arbeitskolben im Moment des größten Ausdehnungsdruckes in einer günstigen Kolbenwinkelstellung von etwa 30° bis 45° steht, so dass ein hohes Drehmoment auf die Kurbelwelle abgegeben werden kann. Hierdurch wird bewirkt, dass mit hohem Drehmoment und daher eine optimale Effizienz bei der Umsetzung der Expansionsarbeit des chemischen Verbrennungsprozesses in eine mechanische Vortriebsarbeit erreicht wird. In other words, the invention relates to a reciprocating internal combustion engine, which is preferably operated with direct injection, and which has a continuous combustion chamber between a compression and a working cylinder and has a modified crankshaft, wherein the working cylinder piston precedes the compression cylinder piston by 20 ° to 45 °. An ignition of the fuel mixture takes place in the compression cylinder, wherein an expansion of the ignited fuel mixture can take place through the continuous combustion chamber into the working cylinder and the working piston in the moment of the largest expansion pressure in a favorable piston angle position of about 30 ° to 45 °, so that a high torque can be delivered to the crankshaft. This has the effect of achieving high torque and therefore optimum efficiency in the implementation of the expansion work of the chemical combustion process into mechanical propulsion work.

Die erfindungsgemäßen Vorteile werden durch mehrere mechanische Veränderungen einer bisher bekannten Brennkraftmaschine erreicht: Durch die Integration der Dauerbrennkammer, insbesondere im Zylinderkopf und einem Kurbelwellenhubzapfenvorlauf des Arbeitskolbens ergibt sich eine günstige Pleuelstellung bei einer Zündung über die Kammern von Verdichtungszylinder, Dauerbrennkammer hinweg hinein in den Arbeitszylinder. Die Zündung des Brennstoffgemisches findet bereits im Verdichtungszylinder statt, wirkt durch die Dauerbrennkammer auf den Arbeitskolben, wobei in diesem Moment das mechanische Drehmoment auf der Kurbelwelle in einem sehr günstigen Antriebswinkel abgegeben werden kann. Dabei kann der Motorblock, wie er von herkömmlichen Brennkraftmaschinen bekannt ist, unverändert bleiben. Lediglich Zylinderkopf und Kurbelwelle müssen modifiziert werden. Die Brennkraftmaschine kann vergleichbar wie ein bekannter Vier- oder Sechszylindermotor betrieben werden, wobei allerdings die beiden Arbeitsvorgänge Verdichten/Zünden und Drehmomentabgabe auf die Kurbelwelle in zwei verschiedenen Kammern ablaufen. Gegebenenfalls kann auf die Dauerbrennkammer verzichtet werden oder deren Größe entsprechend dimensioniert werden, so dass das im Verdichtungszylinder expandierende Verbrennungsgas auf möglichst kurzem und ohne Druckveränderung in den Arbeitszylinder gelangen kann. Durch die modifizierte Arbeitsteilung von Verdichtungs- und Arbeitszylinder können im Falle einer Vierzylindermaschine pro Kurbelwellenumdrehung zwei Zündungen und zwei Arbeitshübe erledigt werden, so dass pro Motorendrehung zwei Zündungen im Gegensatz zu einem üblichen Viertaktmotor, in dem pro Motordrehungen nur eine einzige Zündung erfolgen kann, ablaufen können. The advantages of the invention are achieved by a plurality of mechanical changes of a previously known internal combustion engine: By integrating the continuous combustion chamber, in particular in the cylinder head and a Kurbelwellenhubzapfenvorlauf the working piston results in a convenient connecting rod in an ignition on the chambers of compression cylinder, continuous combustion chamber away into the working cylinder. The ignition of the fuel mixture already takes place in the compression cylinder, acts through the continuous combustion chamber on the working piston, at which moment the mechanical torque can be delivered to the crankshaft in a very favorable drive angle. In this case, the engine block, as it is known from conventional internal combustion engines, remain unchanged. Only cylinder head and crankshaft need to be modified. The internal combustion engine can be operated in a comparable manner to a known four- or six-cylinder engine, although the two working processes of compression / ignition and torque delivery to the crankshaft take place in two different chambers. Optionally, can be dispensed with the long-term combustion chamber or its size be dimensioned accordingly, so that the expansion in the compression cylinder combustion gas can get as short as possible and without pressure change in the working cylinder. Due to the modified division of work of compression and power cylinder two firings and two strokes can be done in the case of a four-cylinder engine per crankshaft revolution, so that per engine rotation two ignitions, unlike a conventional four-stroke engine in which per motor rotations only a single ignition can take place can run ,

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann zwischen Verdichtungszylinder und Dauerbrennkammer zumindest ein Rückschlagventil angeordnet sein, das derart ausgelegt ist, dass nach Zündung des Brennstoffgemisches dieses in die Dauerbrennkammer entweichen kann, allerdings nicht von der Dauerbrennkammer zurück in den Verdichtungszylinder gelangen kann. Durch das Rückschlagventil wird verhindert, dass die gezündeten Verbrennungsgase zurück in den Verdichtungszylinder gelangen können. Das Rückschlagventil kann elektrisch schaltbar sein, allerdings bevorzugt mechanisch selbsttätig arbeitend ausgelegt sein. Bei einer elektrischen Schaltbarkeit hat eine übergeordnete Motorsteuervorrichtung entsprechend des Kolbenhubs im Verdichtungszylinder die Funktion eines mechanischen Rückschlagventils nachzuahmen. In der Dauerbrennkammer wird ein Druck aufgebaut, wobei das gezündete, expandierende Gas sich nur in Richtung des Arbeitszylinders bei geöffneten Einlassventilen ausdehnen kann. Grundsätzlich wird angestrebt, dass das gezündete Gasgemisch durch die Verdichtung im Verdichtungszylinder ohne Behinderung durch die Dauerbrennkammer unmittelbar in den Arbeitszylinder gelangen kann, d.h. in der Situation des Öffnens des Rückschlagventils das Einlassventil des Arbeitszylinders bereits geöffnet ist. Das oder die Rückschlagventile sind derart auszulegen, dass sie die auftretenden hohen Drücke und Temperaturen, die bei der Zündung des Gases ablaufen, standhalten. Im Falle einer mechanischen Auslegung des Rückschlagventils erübrigt sich eine aktive Steuerung der Auslassrückschlagventile des Verdichtungszylinders, da diese selbsttätig durch den Gasdruck bei der Explosion betätigt werden. Der Explosionsdruck des gezündeten Kraftstoff-Luft-Gemisches entweicht selbstständig über die Auslassrückschlagventile im Verdichtungszylinderkopf in Richtung Dauerbrennkammer. Diese öffnen sich gegenüber dem abklingenden Verbrennungsdruck innerhalb der Dauerbrennkammer vor der letzten Zündung, so dass das expandierende und gezündete Gas in die Dauerbrennkammer gelangen kann, um dort zu einem mechanisch günstigen Zeitpunkt in den Arbeitszylinder entweichen und dort Expansionsarbeit leisten zu können. According to an advantageous development of the invention, at least one non-return valve may be arranged between the compression cylinder and the continuous combustion chamber, which is designed in such a way that after ignition of the fuel mixture it can escape into the continuous combustion chamber, but can not pass from the continuous combustion chamber back into the compression cylinder. By the check valve prevents the ignited combustion gases can get back into the compression cylinder. The check valve may be electrically switchable, but preferably mechanically designed to operate automatically. In electrical switchability, a higher-level engine control device has to simulate the function of a mechanical non-return valve in accordance with the piston stroke in the compression cylinder. In the continuous combustion chamber, a pressure is built up, wherein the ignited, expanding gas can expand only in the direction of the working cylinder with the intake valves open. Basically, it is desirable that the ignited gas mixture can pass through the compression in the compression cylinder without interference by the continuous combustion chamber directly into the working cylinder, ie in the situation of opening the check valve, the inlet valve of the working cylinder is already open. The one or more check valves are to be designed so that they withstand the high pressures and temperatures that occur when the gas is ignited. In the case of a mechanical design of the check valve, an active control of the discharge check valves of the compression cylinder is unnecessary, since they are automatically actuated by the gas pressure in the explosion. The explosion pressure of the ignited fuel-air mixture escapes automatically via the outlet check valves in the compression cylinder head in Direction continuous combustion chamber. These open to the decaying combustion pressure within the continuous combustion chamber before the last ignition, so that the expanding and ignited gas can get into the long-lasting combustion chamber to escape there at a mechanically favorable time in the working cylinder and there to perform expansion work.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann das Rückschlagventil eine hydraulische Vorspanneinrichtung umfassen, die bevorzugt in einer Federhalterung des Rückschlagventiles angeordnet ist, so dass das Schaltverhalten des Rückschlagventils steuerbar ist. Nach dieser Weiterbildung kann die Rückschlagfähigkeit insbesondere das Öffnen und Schließen, abhängig vom Explosionsdruck des gezündeten Brennstoffgemisches, durch eine übergeordnete Motorsteuervorrichtung bedarfsweise geändert werden. Somit können verschiedene Betriebsarten des Motors eingestellt werden. Beispielsweise kann die Federspannung der Rückschlagventile durch zwei ungleiche Spiraldruckfedern eingestellt werden oder eine hydraulische Vorspanneinheit ermöglicht die Einstellung des Federdrucks derart, dass bei Bedarf die Druckfederspannung des Rückschlagventils erhöht werden kann, um einen höheren Kompressionsdruck im Verdichtungszylinder zu erreichen, beispielsweise im Teillastbereich oder im Magerbetrieb des Motors. Hierdurch wird die Winkelstellung der Kurbelwelle bei Abgabe der mechanischen Arbeit veränderbar. According to a further advantageous embodiment of the invention, the check valve may comprise a hydraulic biasing device, which is preferably arranged in a spring holder of the check valve, so that the switching behavior of the check valve is controllable. According to this development, the ability to kick back, in particular the opening and closing, depending on the explosion pressure of the ignited fuel mixture, be changed as needed by a higher-level engine control device. Thus, various modes of operation of the engine can be adjusted. For example, the spring tension of the check valves can be adjusted by two unequal spiral compression springs or a hydraulic biasing unit allows the spring pressure to be adjusted so that the compression spring tension of the check valve can be increased if necessary to achieve a higher compression pressure in the compression cylinder, for example in the partial load or lean operation engine. As a result, the angular position of the crankshaft is variable when the mechanical work is delivered.

Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann das zumindest eine Ein- und Auslassventil des Arbeitszylinders und das zumindest ein Einlassventil des Verdichtungszylinders elektronisch steuerbar sein, wobei insbesondere das Einlassventil des Verdichtungszylinders in einem Kolbenwinkel von 20° bis 25° nach dem oberen Totpunkt öffenbar ist. Hierbei kann das Einlassventil des Arbeitszylinders bevorzugt in Richtung Dauerbrennkammer öffenbar sein. Nach dieser Weiterbildung werden keine mechanischen, sondern elektrisch betätigbare Einlassventile des Verdichtungszylinders und Ein- und Auslassventile des Arbeitszylinders eingesetzt, so dass deren Öffnungs- und Schließzeitpunkt elektronisch steuerbar ist, wobei die Steuerung derart eingerichtet ist, das das Einlassventil des Verdichtungszylinders in einem Kolbenwinkel von 20° bis 25° nach dem oberen Totpunkt öffenbar ist, um bei dem entstehenden hohen Einlassvolumen des Verdichtungszylinders eine möglichst große Menge Brennstoff-Luft-Gemisch in den Verdichtungskolben einzulassen. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, auf Nockenwellen zum Antrieb mechanischer Einlassventile zu verzichten. So kann die Frischluftzufuhr und die Zufuhr von Kraftstoff über die elektronisch vollvariablen Einlassventile des Verdichtungszylinders gesteuert werden. Ein früheres oder späteres Öffnen und Schließen der Ventile ist durch eine übergeordnete Motorsteuervorrichtung, z.B. ein elektronisches Motorsteuergerät möglich. Das in der Dauerbrennkammer eingebrachte und gezündete Brennstoffgemisch kann beispielsweise nach einer Nacheinspritzung in einem günstigen Arbeitswinkel des Arbeitskolbens in den Arbeitskolben durch das elektronisch gesteuerte Einlassventil abgegeben werden. So können sich die Frischluftansaugeinlassventile bei etwa 20° nach dem oberen Totpunkt des Ansaugkolbens öffnen, wobei in einem Kurbelwellenbereich von einem Verdichtungskolbenbereich von 0° bis 85° gegenüber dem oberen Totpunkt Luft und Brennstoff in den Verdichtungszylinder eingelassen werden können. According to an advantageous development, the at least one inlet and outlet valve of the working cylinder and the at least one inlet valve of the compression cylinder can be controlled electronically, wherein in particular the inlet valve of the compression cylinder can be opened in a piston angle of 20 ° to 25 ° after top dead center. In this case, the inlet valve of the working cylinder can preferably be opened in the direction of the continuous combustion chamber. After this development, no mechanical, but electrically actuated inlet valves of the compression cylinder and inlet and outlet valves of the working cylinder are used so that their opening and closing time is electronically controlled, the controller is set up such that the inlet valve of the compression cylinder in a piston angle of 20 ° to 25 ° after top dead center can be opened to admit the largest possible amount of fuel-air mixture in the compression piston at the resulting high intake volume of the compression cylinder. This results in the possibility to dispense with camshafts to drive mechanical intake valves. Thus, the supply of fresh air and the supply of fuel via the electronically fully variable intake valves of the compression cylinder can be controlled. Earlier or later opening and closing of the valves is controlled by a superordinate motor control device, e.g. an electronic engine control unit possible. The fuel mixture introduced and ignited in the continuous combustion chamber can, for example, be discharged into the working piston through the electronically controlled inlet valve after a post-injection at a favorable operating angle of the working piston. Thus, the Frischluftansaugeinlassventile can open at about 20 ° after the top dead center of the suction, wherein in a crankshaft range of a compression piston range from 0 ° to 85 ° relative to the top dead center air and fuel can be admitted into the compression cylinder.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann eine Zündung im Verdichtungszylinder in einem Kolbenwinkelbereich von 15° bis 3°, insbesondere 7° bis 5°, vor dem oberen Totpunkt vornehmbar sein. Somit wird bei einer Kolbenstellung von 15° bis 3° vor dem oberen Totpunkt im Verdichtungszylinder eine Zündung des Brennstoffgemisches beispielsweise durch eine Zündkerze oder durch einen einstellbaren Druck im Falle eines Selbstzünders vorgenommen. Durch die voreilende Zündung wird erreicht, dass das Zündgemisch im gezündeten Zustand im oberen Totpunktbereich einen möglichst hohen Druck entwickelt, so dass es durch das Rückschlagventil in die Dauerbrennkammer gelangen kann. Durch die Frühzündung im Verdichtungszylinder, währenddessen der Vorlauf der Arbeitskolben bei etwa 30° gegenüber der Kurbelwelle befindlich ist, kann die Ausdehnung des expandierenden Brennstoffgemisches über die Dauerbrennkammer in den Arbeitszylinder hinein und damit die Abgabe eines Drehmoments des Arbeitskolbens bei etwa 40° gegenüber der Kurbelwelle, d.h. bei einer optimalen Stellung von Pleuelstange des Arbeitskolbens gegenüber der Kurbelwelle, erreicht werden. Hiermit werden eine optimale Drehmomententfaltung und ein hoher Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine erreicht. Durch die Frühzündung werden die Ausgangsrückschlagventile des Verdichtungszylinders in Richtung Dauerbrennkammer geöffnet, so dass nur noch geringe Mengen Brennstoffgemisch im Verdichtungszylinder verbleiben und nach dem Schließen der Rückschlagventile ein neues Brennstoffgemisch in den Verdichtungszylinder aufgenommen werden kann. According to an advantageous development, an ignition in the compression cylinder in a piston angle range of 15 ° to 3 °, in particular 7 ° to 5 °, be vornehmbar before top dead center. Thus, at a piston position of 15 ° to 3 ° before the top dead center in the compression cylinder ignited the fuel mixture, for example, by a spark plug or by an adjustable pressure in the case of a self-igniting. Due to the leading ignition, the ignition mixture in the ignited state in the top dead center region develops as high a pressure as possible so that it can pass through the check valve into the continuous combustion chamber. Due to the pre-ignition in the compression cylinder, while the flow of the working piston is located at about 30 ° relative to the crankshaft, the expansion of the expanding fuel mixture through the continuous combustion chamber into the working cylinder and thus the output of a torque of the working piston at about 40 ° relative to the crankshaft, ie be achieved with an optimal position of the connecting rod of the working piston relative to the crankshaft. This optimum torque deployment and high efficiency of the internal combustion engine can be achieved. Due to the pre-ignition, the outlet check valves of the compression cylinder are opened towards continuous combustion chamber, so that only small amounts of fuel mixture remain in the compression cylinder and after closing the check valves, a new fuel mixture can be absorbed in the compression cylinder.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann das oder die Auslassventile des Arbeitszylinders in einem Kolbenwinkelbereich von 180° bis 270° das verbrannte Gasgemisch an ein Abgassystem entlassen und das oder die Einlassventile des Arbeitszylinders in einem Kolbenwinkelbereich von 340° bis 355°, bevorzugt 348° bis 350°, das gezündete Gasgemisch aus der Dauerbrennkammer in den Arbeitszylinder einlassen. So hat es sich insbesondere erwiesen, dass das Auslassventil in einem Bereich von 180° bis 270°, insbesondere 20° nach dem unteren Totpunkt bis 45° von dem oberen Totpunkt, geöffnet ist, um die verbrannten Abgase auszulassen, und dass ein Einlass in einem Bereich von 340° bis 355° gegenüber dem oberen Totpunkt, d.h. kurz vor Erreichen des oberen Totpunkts stattfindet, so dass ab diesem Zeitpunkt die expandierenden Gase aus der Dauerbrennkammer in den Arbeitszylinder gelangen können. Dabei findet eine optimale Ausdehnung der Verbrennungsgase bei circa 20° bis 40° des Arbeitskolbens gegenüber dem oberen Totpunkt statt, wobei ein optimaler Pleuelkurbelwellenwinkel vorliegt, so dass ein maximales Drehmoment abgegeben werden kann. According to an advantageous embodiment of the invention, the or the exhaust valves of the working cylinder in a piston angle range of 180 ° to 270 °, the burned gas mixture to an exhaust system and the or the inlet valves of the working cylinder in a piston angle range of 340 ° to 355 °, preferably 348 ° to 350 °, the ignited gas mixture from the continuous combustion chamber into the working cylinder. So it has proven in particular that the exhaust valve in a Range of 180 ° to 270 °, in particular 20 ° after the bottom dead center to 45 ° from the top dead center, is opened to exhaust the burned exhaust gases, and that an inlet in a range of 340 ° to 355 ° to top dead center, ie takes place shortly before reaching the top dead center, so that from this point on the expanding gases from the continuous combustion chamber can reach the working cylinder. In this case, an optimal expansion of the combustion gases takes place at about 20 ° to 40 ° of the working piston relative to the top dead center, with an optimum conrod crankshaft angle is present, so that a maximum torque can be delivered.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann eine Nacheinspritzung des gezündeten Brennstoffgemisches in der Dauerbrennkammer durch eine Nachspritzeinrichtung erfolgen, so dass eine Verbrennung des bereits gezündeten Gasgemisches in der Dauerbrennkammer verlängerbar ist, wobei bevorzugt bei einer 40°-Stellung des Arbeitskolbenzylinders gegenüber dem Totpunkt, d.h. nach dem oberen Totpunkt, eine Nacheinspritzung vornehmbar ist. Durch die Nacheinspritzung wird zusätzliches Brennstoffgemisch in die Zündung gegeben, so dass zum einen der Zündzeitraum verlängert, zum anderen die Intensität erhöht wird, so dass die Motorleistung gesteigert werden kann. Die Nacheinspritzung kann in der Dauerbrennkammer, mittig über den beiden mittleren Verdichtungskolbenauslassventilen im Zylinderkopf, stattfinden. Die Auslassrückschlagventile der beiden mittleren Verdichtungskolben im Falle einer Vierzylinder Anordnung (zwei Verdichtungs- und zwei Arbeitskolben) und deren Auslasskanäle in eine Dauerbrennkammer können zu einem kurzen Einlasskanal in der Dauerbrennkammer zusammengefasst, so dass sich ein kurzer Weg in die Dauerbrennkammer ergibt. Durch die Nacheinspritzung erhält die Kurbelwelle einen zusätzlichen längeren Kraftimpuls vom Arbeitskolben, bei einer in diesem Zündzeitpunkt sehr günstigen Pleuelstellung. According to an advantageous development of the invention, a post-injection of the ignited fuel mixture in the continuous combustion chamber can take place by means of an after-injection device, so that combustion of the already ignited gas mixture in the continuous combustion chamber can be extended, wherein preferably at a 40 ° position of the working piston cylinder relative to the dead center, i. after the top dead center, a post-injection is vornehmbar. Through the post-injection additional fuel mixture is added to the ignition, so that extended on the one hand, the ignition period, on the other hand, the intensity is increased, so that the engine performance can be increased. The post-injection can take place in the continuous combustion chamber, centrally above the two middle compression piston outlet valves in the cylinder head. The outlet check valves of the two middle compression pistons in the case of a four-cylinder arrangement (two compression and two working pistons) and their outlet channels in a continuous combustion chamber can be combined to form a short inlet channel in the continuous combustion chamber, thus resulting in a short path into the continuous combustion chamber. Due to the post-injection, the crankshaft receives an additional, longer force pulse from the working piston, at a very convenient connecting point in this ignition time.

Erweiternd zu der vorherigen Ausführungsform kann vorteilhaft eine Rückschlagventil-Überwachungseinrichtung umfasst sein, die den Zustand des Rückschlagventils überwacht, und die eine Nacheinspritzung und Zündung durch eine Einspritzeinrichtung in den Verdichtungszylinder und/oder durch die Nacheinspritzeinrichtung in den Verdichtungszylinder und/oder in die Dauerbrennkammer aktivieren kann, falls ein zu frühes Öffnen des Rückschlagventils erfolgt. Im Fall einer unzureichenden Verdichtung des Brennstoffgemisches im Verdichtungszylinder bei Öffnung des Rückschlagventils bzw. einer zu frühen Öffnung des Rückschlagventiles kann durch eine Nacheinspritzung der Druck in der Dauerbrennkammer erhöht werden, um das gezündete Brennstoffgemisch mit hohem Druck in den Arbeitszylinder zu entlassen. Somit kann insbesondere in einer Kaltstartphase eine schnelle Inbetriebnahme und eine hohe Leistung der Brennkraftmaschine bereitgestellt werden. In addition to the previous embodiment, it may be advantageous to include a check valve monitoring device which monitors the state of the check valve and which can activate post-injection and ignition by an injection device into the compression cylinder and / or through the post-injection device into the compression cylinder and / or into the continuous combustion chamber if too early opening of the check valve occurs. In the case of insufficient compression of the fuel mixture in the compression cylinder when opening the check valve or too early opening of the check valve can be increased by a post-injection, the pressure in the continuous combustion chamber to discharge the ignited fuel mixture at high pressure in the working cylinder. Thus, in particular in a cold start phase, rapid startup and high performance of the internal combustion engine can be provided.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann im Verbindungskanal im Bereich zwischen Dauerbrennkammer und Arbeitszylinder eine Abgasrückführung in die Dauerbrennkammer durch ein in Richtung Dauerbrennkammer öffenbares Einlassventil des Arbeitszylinders erfolgen. Alternativ hierzu, oder auch in Kombination kann eine separate Abgasrückführungsleitung zwischen Arbeitszylinder und Dauerbrennkammer angeordnet sein, durch die die aus dem Auslassventil des Arbeitszylinders austretende, verbrannte Abgase in die Dauerbrennkammer zurückgeleitet werden können, wobei bevorzugt durch ein Abgasrückführungsventil die Abgasrückführungsleitung schaltbar geöffnet werden kann, insbesondere während eines Teillastbereichs der Brennkraftmaschine geöffnet werden kann. Somit können die Restabgase beim Ausstoßen aus dem Arbeitszylinder zurück in die Dauerbrennkammer gelangen, insbesondere in einem Arbeitsbereich vom unteren Totpunkt bis etwa 90° des Arbeitszylinders vor dem oberen Totpunkt, wobei ein Abgasgegendruck in dem aufsteigenden Arbeitskolben entsteht. Erfolgt die Abgasrückführung durch das Einlassventil des Arbeitszylinders in die Dauerbrennkammer, so ist günstiger Weise das Einlassventil derart auszulegen, dass es in Richtung der Dauerbrennkammer öffenbar ist. Hierzu bietet sich beispielsweise ein Einlassventil an, das lediglich in Richtung Dauerbrennkammer öffenbar ist, oder ein Einlassventil, das sowohl in Richtung Arbeitszylinder als auch in Richtung Dauerbrennkammer öffenbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann eine Abgasrückführung durch eine separate Abgasrückführungsleitung in die Dauerbrennkammer erfolgen, die beispielsweise nach dem Auslassventil des Arbeitszylinders angeordnet ist, und die vorteilhafterweise durch ein Abgasrückführungsventil schaltbar ausgelegt ist. Die Rückführung der Abgase ist vor allem im Teillastbereich vorteilhaft, um den Arbeitsdruck in der Dauerbrennkammer nicht zu weit absinken zu lassen, wobei der Abgasgegendruck über eine Motorsteuerung kontrolliert und durch die Einlassventile des Arbeitszylinders nachgeregelt werden kann. According to an advantageous development, exhaust gas recirculation into the continuous combustion chamber can take place in the connecting channel in the region between the continuous combustion chamber and the working cylinder by means of an inlet valve of the working cylinder which can be opened in the direction of the continuous combustion chamber. Alternatively, or in combination, a separate exhaust gas recirculation line between the working cylinder and the continuous combustion chamber can be arranged, through which the burnt exhaust gases leaving the exhaust valve of the working cylinder can be returned to the continuous combustion chamber, wherein the exhaust gas recirculation line can be opened switchable, in particular by an exhaust gas recirculation valve can be opened during a partial load range of the internal combustion engine. Thus, the residual exhaust gases when ejected from the working cylinder can get back into the continuous combustion chamber, in particular in a working range from bottom dead center to about 90 ° of the working cylinder before top dead center, with an exhaust back pressure arises in the ascending piston. If the exhaust gas recirculation takes place through the inlet valve of the working cylinder into the continuous combustion chamber, the inlet valve is advantageously designed in such a way that it can be opened in the direction of the continuous combustion chamber. For this purpose, for example, offers an inlet valve, which can only be opened in the direction of the continuous combustion chamber, or an inlet valve, which can be opened both in the direction of the working cylinder and in the direction of the continuous combustion chamber. Alternatively or additionally, an exhaust gas recirculation can be carried out by a separate exhaust gas recirculation line in the continuous combustion chamber, which is arranged for example after the exhaust valve of the working cylinder, and which is advantageously designed switchable by an exhaust gas recirculation valve. The return of the exhaust gases is particularly advantageous in the partial load range to not let the working pressure in the continuous combustion chamber to drop too far, the exhaust back pressure can be controlled via an engine control and readjusted by the intake valves of the working cylinder.

Umfasst die Brennkraftmaschine lediglich ein Verdichtungs- und ein Arbeitszylinder, so kann nur ein unruhiger Betrieb erreicht werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann jeweils ein Verdichtungszylinder über eine Dauerbrennkammer zwei Arbeitszylindern zugeordnet sein, so dass ein Verdichtungszylinder das Gasgemisch für zwei Arbeitszylinder komprimieren und zünden kann. Somit wird eine Dreikolbenmaschine vorgeschlagen, indem ein Verdichtungszylinder die Komprimierung und die Zündung des Gasgemisches für zwei Arbeitszylinder vornehmen kann. Hierdurch kann auf kleinem Raum eine hohe Motorleistung untergebracht werden. If the internal combustion engine comprises only one compression and one working cylinder, only a restless operation can be achieved. According to an advantageous development, in each case one compression cylinder can be assigned to two working cylinders via a continuous combustion chamber, so that a compression cylinder can compress and ignite the gas mixture for two working cylinders. Thus, a three-piston engine is proposed by a compression cylinder, the compression and ignition of the gas mixture for two working cylinders can make. As a result, a high engine power can be accommodated in a small space.

Des Weiteren können in einer vorteilhaften Weiterbildung zumindest zwei Verdichtungszylinder, zumindest eine Dauerbrennkammer und zumindest zwei oder vier Arbeitszylinder in einer Brennkraftmaschine umfasst sein, wobei die Kurbelwelle eine um jeweils 180° versetzte Bewegung zwischen den Arbeits- und zwischen den Verdichtungskolben vorsieht. Furthermore, in an advantageous development, at least two compression cylinders, at least one continuous combustion chamber and at least two or four working cylinders may be included in an internal combustion engine, wherein the crankshaft provides a movement offset by 180 ° between the working piston and between the compression piston.

Alternativ hierzu kann die Brennkraftmaschine in einer vorteilhaften Ausführungsform drei Verdichtungszylinder, zumindest eine Dauerbrennkammer und drei, sechs oder acht Arbeitszylinder umfassen, wobei die Kurbelwelle eine um 120° versetzte Bewegung zwischen mindestens einem Arbeitszylinderkolben und zwischen mindestens einem Verdichtungszylinderkolben vorsieht. Vorteilhafterweise wird eine um 120° versetzte Bewegung zwischen allen Arbeitszylinderkolben und allen Verdichtungszylinderkolben durch die Kurbelwelle vorgesehen. Alternatively, in one advantageous embodiment, the internal combustion engine may comprise three compression cylinders, at least one continuous combustion chamber and three, six or eight working cylinders, wherein the crankshaft provides a 120 ° offset movement between at least one working cylinder piston and between at least one compression cylinder piston. Advantageously, a 120 ° staggered movement is provided between all working cylinder pistons and all compression cylinder pistons through the crankshaft.

In den vorgenannten Ausführungsbeispielen werden Brennkraftmaschinen mit zwei, vier, sechs oder acht Arbeitszylindern und dementsprechend zwei, drei oder vier Verdichtungszylindern mit jeweils einer oder mehreren Dauerbrennkammern vorgeschlagen. Es ist grundsätzlich denkbar, dass eine Dauerbrennkammer mit zugeordnetem Verdichtungs- und Arbeitszylinder unabhängig von einer anderen Dauerbrennkammer mit Verdichtungs- und Arbeitszylinder betrieben werden kann, oder es ist denkbar, dass alle Zylinder mit einer einzigen Dauerbrennkammer zusammenwirken. Es hat sich dabei als günstig erwiesen, dass ein Verdichtungszylinder über eine Dauerbrennkammer zwei Arbeitszylindern zugeordnet ist. Es besteht natürlich die Möglichkeit, die Brennkraftmaschine zu skalieren und Maschinen mit mehreren Dauerbrennkammern, Verdichtungs- und Arbeitszylindern auszustatten. In the aforementioned embodiments, internal combustion engines are proposed with two, four, six or eight working cylinders and accordingly two, three or four compression cylinders each having one or more endurance combustion chambers. It is basically conceivable that a continuous combustion chamber with associated compression and working cylinder can be operated independently of another continuous combustion chamber with compression and working cylinder, or it is conceivable that all cylinders interact with a single continuous combustion chamber. It has proved to be favorable that a compression cylinder is assigned via a continuous combustion chamber two working cylinders. Of course, there is the possibility of scaling the engine and equipping machines with several continuous combustion chambers, compression and working cylinders.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Dauerbrennkammer zumindest ein Gasdrucksensor zugeordnet sein, der direkt oder indirekt einen Gasdruck in der Dauerbrennkammer erfassen kann, so dass eine Motorsteuerung auf Basis eines Gasdrucks in der Dauerbrennkammer eine Ventilsteuerung der Ventile der Arbeitszylinder und/oder Verdichtungszylinder vornehmen kann. Mittels des Gasdrucksensors kann der Verbrennungsgasdruck in der Dauerbrennkammer bestimmt werden, so dass insbesondere die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Ein- und Auslassventile des Arbeitszylinders und des Einlassventils des Verdichtungszylinders derart gesteuert werden können, dass ein optimaler Betrieb der Brennkraftmaschine sichergestellt wird. Der Gasdrucksensor in der Dauerbrennkammer liefert einen Indikator für die Effizienz der Verbrennung und den Motorbetrieb. Eine Motorsteuervorrichtung kann aufgrund des Verbrennungsdrucks in der Dauerbrennkammer im Teil- oder Leerlaufbetrieb den Verbrennungsdruck regeln, beispielsweise durch eine Ventilsteuerzeitveränderung für die Frischluftzuführung, für den Abgasausgang oder die Abgasrückführung. Hierzu kann beispielsweise ein Spitzenverbrennungsdruck, Normaldruck, Minimaldruck sowie Verbrennungstemperatur oder Verhalten der Nacheinspritzung überwacht werden und eine Motorsteuerelektronik zur Bediensteuerung und zur Steuerung beispielsweise des Einspritzdrucks oder der Vorverdichtung von angesaugter Luft durch einen Turbo gesteuert werden. Durch die in der Dauerbrennkammer ermittelten Parameter von Druck und Temperatur können die Ein- und Auslassventile mit Öffnungszeitpunkt, Öffnungszeitlänge und Schließzeitpunkt gesteuert werden. In a further advantageous embodiment, the perpetual combustion chamber can be assigned at least one gas pressure sensor which can directly or indirectly detect a gas pressure in the continuous combustion chamber, so that a motor control based on a gas pressure in the perpetual combustion chamber can perform a valve control of the valves of the working cylinder and / or compression cylinder. By means of the gas pressure sensor, the combustion gas pressure in the continuous combustion chamber can be determined, so that in particular the opening and closing times of the inlet and outlet valves of the working cylinder and the inlet valve of the compression cylinder can be controlled such that an optimal operation of the internal combustion engine is ensured. The gas pressure sensor in the continuous combustion chamber provides an indicator of combustion efficiency and engine operation. An engine control device may regulate the combustion pressure due to the combustion pressure in the continuous combustion chamber during partial or idle operation, for example by a valve timing change for the fresh air supply, for the exhaust gas outlet or the exhaust gas recirculation. For this purpose, for example, a peak combustion pressure, normal pressure, minimum pressure and combustion temperature or behavior of the post-injection can be monitored and a motor control electronics for controlling operation and for controlling, for example, the injection pressure or the pre-compression of intake air are controlled by a turbo. Due to the parameters of pressure and temperature determined in the continuous combustion chamber, the inlet and outlet valves can be controlled with opening time, opening time length and closing time.

ZEICHNUNGEN DRAWINGS

Weitere Vorteile ergeben sich aus der vorliegenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Further advantages result from the present description of the drawing. In the drawings, embodiments of the invention are shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.

Es zeigen: Show it:

1 in einer schematischen Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine; 1 in a schematic representation of a first embodiment of an internal combustion engine;

2 in einer Schemadarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine; 2 in a schematic representation of another embodiment of an internal combustion engine;

3 in einer Schemadarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine; 3 in a schematic representation of another embodiment of an internal combustion engine;

4 schematisch die Stellung der Kolben von Verdichtungs- und Arbeitszylinder eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine. 4 schematically the position of the piston of compression and power cylinder of another embodiment of an internal combustion engine.

In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. In the figures, the same or similar components are numbered with the same reference numerals.

In der 1 ist eine Brennkraftmaschine 10 als erstes Ausführungsbeispiel dargestellt, die einen Motorblock 54 umfasst. Die Brennkraftmaschine 10 umfasst einen Verdichtungszylinder 12, in dem ein Verdichtungskolben 50 befindlich ist, der über eine Pleuelstange 46 mit einer Kurbelwelle 16 verbunden ist. Mittels der Kurbelwelle 16 wird der Verdichtungszylinder 50 auf und ab bewegt. Des Weiteren ist ein Arbeitszylinder 14 umfasst, in dem ein Arbeitskolben 52 über eine Pleuelstange 48 wiederum mit der gemeinsamen Kurbelwelle 16 verbunden ist. Die Kurbelwellenhubzapfen der beiden Kolben 50, 52 weisen einen 30°-Vorlauf 22 auf, so dass der Kolben 52 des Arbeitszylinders 14 30° gegenüber dem Kolben 50 des Verdichtungszylinders 12 vorläuft. Im Verdichtungszylinder 12 ist eine Zündvorrichtung in Form einer Zündkerze 44 angeordnet und durch ein Einlassventil 26 kann mittels einer Einspritzeinrichtung 42 ein Brennstoff-Luft-Gemisch in den Verdichtungsraum eingeführt werden. Der Verdichtungszylinder 12 ist an seinem Auslassbereich über einen Verbindungskanal 18 mit dem Einlassbereich des Arbeitszylinders 14 verbunden. Der Verbindungskanal 18 umfasst einen Dauerbrennkammer 20, in der eine Nachspritzeinrichtung 36 zur Verlängerung einer Zündung angeordnet ist, einen Verbindungskanal 62 mit einem Rückschlagventil 24 zwischen Verdichtungszylinder 12 und Dauerbrennkammer 20, sowie einen Verbindungskanal 64 zwischen Dauerbrennkammer 20 und Arbeitszylinder 14. Der Verdichtungszylinder 12 ist somit über einen kurzen, mit dem Rückschlagventil 24 versehenen Kanalabschnitt 62 des Verbindungskanals 18 mit der Dauerbrennkammer 20 verbunden. Der Arbeitszylinder 14 ist über einen weiteren Kanalabschnitt 64 des Verbindungskanals 18 mit der Dauerbrennkammer 20 verbunden. Mittels eines Gasdrucksensors 58 können die Druckverhältnisse in der Dauerbrennkammer 20 überwacht und im Bedarfsfall, insbesondere bei ungenügendem Verbrennungsdruck eine Nacheinspritzung durch die Nachspritzeinrichtung 36 eingeleitet werden. Im Auslasskanal 62 vom Verdichtungszylinder 12 in Richtung Dauerbrennkammer 20 ist das Rückschlagventil 24 derart angeordnet, dass es bei einem spezifischen Druck des gezündeten Brennstoffgemisches öffnet und das Brennstoffgemisch aus dem Verdichtungszylinder 12 in die Dauerbrennkammer 20 entlässt. Im Einlasskanal 64 des Arbeitszylinders 14 von der Dauerbrennkammer 20 ist ein Einlassventil 28 angeordnet, und im Auslasskanal des Arbeitszylinders 14 ist ein Auslassventil 30 angeordnet, der das verbrannte Abgasgemisch zu einem nicht dargestellten Abgassystem 34 ausgeben kann. Der Einlasskanal 64 zwischen Dauerbrennkammer 20 und Arbeitszylinder 14 kann gleichzeitig zur Abgasrückführung des verbrannten Abgases vom Arbeitszylinder 14 in Richtung Dauerbrennkammer 20 genutzt werden, hierzu ist bevorzugt das Einlassventil 28 in Richtung Dauerbrennkammer 20 öffenbar, oder das Einlassventil 28 ist sowohl in Richtung Arbeitszylinder 14 als auch in Richtung Dauerbrennkammer 20 öffen- und schließbar. In the 1 is an internal combustion engine 10 shown as a first embodiment, an engine block 54 includes. The internal combustion engine 10 includes a compression cylinder 12 in which a compression piston 50 is located above a connecting rod 46 with a crankshaft 16 connected is. By means of the crankshaft 16 becomes the compression cylinder 50 moved up and down. Furthermore, a working cylinder 14 includes, in which a working piston 52 over a connecting rod 48 turn with the common crankshaft 16 connected is. The Crankshaft lifting pin of the two pistons 50 . 52 have a 30 ° lead 22 on, leaving the piston 52 of the working cylinder 14 30 ° with respect to the piston 50 of the compression cylinder 12 precedes. In the compression cylinder 12 is an ignition device in the form of a spark plug 44 arranged and through an inlet valve 26 can by means of an injection device 42 a fuel-air mixture are introduced into the compression space. The compression cylinder 12 is at its outlet via a connection channel 18 with the inlet area of the working cylinder 14 connected. The connection channel 18 includes a continuous combustion chamber 20 in which a sprinkler 36 is arranged to extend an ignition, a connecting channel 62 with a check valve 24 between compression cylinder 12 and long-lasting combustion chamber 20 , as well as a connection channel 64 between continuous combustion chamber 20 and working cylinder 14 , The compression cylinder 12 is thus over a short, with the check valve 24 provided channel section 62 of the connection channel 18 with the continuous combustion chamber 20 connected. The working cylinder 14 is over another channel section 64 of the connection channel 18 with the continuous combustion chamber 20 connected. By means of a gas pressure sensor 58 can the pressure conditions in the continuous combustion chamber 20 monitored and, if necessary, in particular with insufficient combustion pressure a post-injection through the re-injection device 36 be initiated. In the outlet channel 62 from the compression cylinder 12 in the direction of the continuous combustion chamber 20 is the check valve 24 arranged such that it opens at a specific pressure of the ignited fuel mixture and the fuel mixture from the compression cylinder 12 in the perennial combustion chamber 20 dismisses. In the inlet channel 64 of the working cylinder 14 from the perennial combustion chamber 20 is an inlet valve 28 arranged, and in the outlet channel of the working cylinder 14 is an exhaust valve 30 arranged, the combusted exhaust gas mixture to an exhaust system, not shown 34 can spend. The inlet channel 64 between continuous combustion chamber 20 and working cylinder 14 can simultaneously exhaust gas recirculation of the burned exhaust gas from the working cylinder 14 in the direction of the continuous combustion chamber 20 be used, this is preferably the inlet valve 28 in the direction of the continuous combustion chamber 20 openable, or the inlet valve 28 is both towards working cylinder 14 as well as in the direction of the perennial combustion chamber 20 openable and closable.

Bei etwa 7° bis 5° vor dem oberen Totpunkt kann durch das Einlassventil 26 bzw. die Einspritzeinrichtung 42 ein Brennstoffgemisch in den oberen Bereich des Verdichtungszylinders 12 eingespritzt werden. Dieses kann etwa 7° vor Erreichen des oberen Totpunkts mittels der Zündkerze 44 gezündet werden. Durch den entstehenden Überdruck öffnet sich das Rückschlagventil 24, so dass das gezündete Brennstoffgemisch in die Dauerbrennkammer 20 eindringen kann. Dort kann die Zündung mittels einer Nacheinspritzung durch die Nacheinspritzeinrichtung 36 verlängert werden, wobei das Brennstoffgemisch durch das bereits geöffnete Einlassventil 28 in den zugeordneten Arbeitszylinder 14 eindringen kann. Das bereits verbrannte Brennstoffgemisch des Arbeitszylinders 14 kann vor Erreichen des oberen Totpunktes des Arbeitskolbens 52, in die Dauerbrennkammer 20 zurückgeführt werden, und ab dem Zeitpunkt des Einlasses des gezündeten Brennstoffgemisches aus dem Verdichtungszylinder 12 in die Dauerbrennkammer 20 kann das Brennstoffgemisch durch das bereits geöffnete Einlassventil 28 in den Arbeitszylinder 14 eingelassen werden. Die maximale Ausdehnung und die größte mechanische Energie wird in einem Bereich zwischen 20° und 40° nach Erreichen des oberen Totpunktes vom Arbeitskolben 52 aufgenommen, wobei die Pleuelstange 48 gegenüber der Kurbelwelle 16 in einem optimalen 90°-Winkel steht. Nach Abgabe der Antriebsarbeit kann beim nächsten Hochlaufen des Arbeitskolbens 52 das Einlassventil 28 gesperrt und das Auslassventil 30 geöffnet werden, so dass das verbrannte Gasgemisch an ein Abgassystem 34 abgegeben werden kann. At about 7 ° to 5 ° before top dead center can through the inlet valve 26 or the injection device 42 a fuel mixture in the upper region of the compression cylinder 12 be injected. This can be about 7 ° before reaching top dead center by means of the spark plug 44 to be detonated. The resulting overpressure opens the check valve 24 , so that the ignited fuel mixture into the continuous combustion chamber 20 can penetrate. There, the ignition by means of a post injection through the Nacheinspritzeinrichtung 36 be extended, the fuel mixture through the already opened inlet valve 28 in the associated working cylinder 14 can penetrate. The already burned fuel mixture of the working cylinder 14 can before reaching the top dead center of the working piston 52 , in the long-lasting combustion chamber 20 be returned and from the time of the inlet of the ignited fuel mixture from the compression cylinder 12 in the perennial combustion chamber 20 can the fuel mixture through the already opened inlet valve 28 in the working cylinder 14 be admitted. The maximum expansion and the largest mechanical energy is in a range between 20 ° and 40 ° after reaching top dead center of the working piston 52 taken, with the connecting rod 48 opposite the crankshaft 16 at an optimal 90 ° angle. After delivery of the drive work can at the next run-up of the working piston 52 the inlet valve 28 locked and the exhaust valve 30 be opened so that the burned gas mixture to an exhaust system 34 can be delivered.

In den 2 und 3 sind schematisch Ausführungsformen 10 von erfindungsgemäßen Vierzylinder-Brennkraftmaschinen dargestellt, wobei zwei Verdichtungszylinder 12a, 12b und zwei Arbeitszylinder 14a, 14b im Motorblock 54 umfasst sind. Im Zylinderkopf 56 ist eine Dauerbrennkammer 20 im Verbindungskanal 18 zwischen den Verdichtungszylindern 12 und den Arbeitszylindern 14 angeordnet. Eine Einspritzeinrichtung 42 kann über Einspritzventile 26a, 26b ein Luftstoffbrenngemisch in die Verdichtungszylinder 12a, 12b abgeben. Nach erfolgter Kompression und Zündung kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes öffnen sich die Rückschlagventile 24a, 24b durch den entstehenden Druck im Verdichtungszylinder 12, um die gezündeten Brennstoffgemische in die Dauerbrennkammer 20 abgeben zu können. In der Dauerbrennkammer 20 überwacht ein Gasdrucksensor 58 die Druckverhältnisse des gezündeten Brenngasgemisches und kann bei zu geringem Druck eine Nachzündung durch die Nachzündeinrichtung 36 bewirken. Durch die Einlassventile 28a, 28b kann bereits vor Erreichen des oberen Totpunktes des Arbeitskolbens das gezündete Brennstoffgemisch in die Arbeitszylinder 14a, 14b abgegeben werden, so dass bei Erreichen einer günstigen Pleuelstellung eine maximale mechanische Kraft an die Kurbelwelle abgegeben werden kann. Wie in 2 angedeutet, kann bei einer Aufwärtsbewegung des Arbeitskolbens 52 eine Abgasrückführung durch den Kanalabschnitt 64 erfolgen, vorzugsweise im Bereich zwischen dem unteren Totpunkt und ca. 90° vor dem oberen Totpunkt des Arbeitskolbens 52. Hiernach kann das Einlassventil 28a, 28b schließen und das Auslassventil 30a, 30b öffnen, um während der Bewegung des Arbeitskolbens 52 bis zum oberen Totpunkt das verbleibende verbrannte Gasgemisch an das Abgassystem 34 abzugeben. Alternativ kann durch Öffnen der Auslassventile 30a, 30b des Arbeitszylinders 14a, 14b das verbrannte Gasgemisch an das Abgassystem 34 abgegeben werden, wobei, wie in 3 dargestellt – bedarfsweise durch eine separate Abgasrückführungsleitung 38 und ein schaltbares Abgasrückführungsventil 40 eine Abgasrückführung in die Dauerbrennkammer 20 erfolgen kann. Mittels der Abgasrückführung können die Druckverhältnisse in der Dauerbrennkammer und die Effizienz der Verbrennung eingestellt werden. In the 2 and 3 are schematic embodiments 10 illustrated by four-cylinder internal combustion engine according to the invention, wherein two compression cylinder 12a . 12b and two working cylinders 14a . 14b in the engine block 54 are included. In the cylinder head 56 is a perennial combustion chamber 20 in the connection channel 18 between the compression cylinders 12 and the working cylinders 14 arranged. An injection device 42 can via injectors 26a . 26b a Luftstoffbrenngemisch in the compression cylinder 12a . 12b submit. After compression and ignition shortly before reaching top dead center, the check valves open 24a . 24b by the resulting pressure in the compression cylinder 12 to the ignited fuel mixtures in the continuous combustion chamber 20 to be able to deliver. In the continuous combustion chamber 20 monitors a gas pressure sensor 58 the pressure conditions of the ignited fuel gas mixture and can at low pressure post-ignition by the Nachzündeinrichtung 36 cause. Through the inlet valves 28a . 28b can already before reaching the top dead center of the working piston, the ignited fuel mixture in the working cylinder 14a . 14b are discharged, so that when reaching a favorable connecting rod position, a maximum mechanical force can be delivered to the crankshaft. As in 2 indicated, can during an upward movement of the working piston 52 an exhaust gas recirculation through the duct section 64 take place, preferably in the range between the bottom dead center and about 90 ° before the top dead center of the working piston 52 , After that, the inlet valve 28a . 28b close and the exhaust valve 30a . 30b open to during the Movement of the working piston 52 to top dead center, the remaining burned gas mixture to the exhaust system 34 leave. Alternatively, by opening the exhaust valves 30a . 30b of the working cylinder 14a . 14b the burned gas mixture to the exhaust system 34 being delivered, as in 3 shown - if necessary, by a separate exhaust gas recirculation line 38 and a switchable exhaust gas recirculation valve 40 an exhaust gas recirculation into the continuous combustion chamber 20 can be done. By means of exhaust gas recirculation, the pressure conditions in the continuous combustion chamber and the combustion efficiency can be adjusted.

Die Einlassventile 26 der Verdichtungszylinder und die Ein- und Auslassventile 28, 30 des Arbeitszylinders sowie die Ventilstellung der Abgasrückführungsleitung 48 können über eine nicht dargestellte Motorsteuervorrichtung gesteuert werden. Nach dem Ansaugen und Verdichten in den Verdichtungszylindern 12a, 12b erfolgt nach einer Zündung des Gas-Luftgemisches kurz vor Erreichen des Totpunktes bei etwa 7° vor dem oberen Totpunkt des Verdichtungskolbens 50 eine Ausdehnung des gezündeten Brennstoffgemisches in die Dauerbrennkammer und weiter in den etwa 30° vorlaufenden Arbeitszylinder zu einer effektiven Abgabe mechanischer Energie an die Kurbelwelle. Die Abgasrückschlagventile 24 verhindern ein Zurückdrängen des gezündeten Brennstoffgemisches in die Verdichtungszylinder 12. Die Einspritzeinrichtung 42 bläst zum einen Frischluft ein, zum anderen kann sie Kraftstoff einspritzen bzw. eine Vermischung von Luft und Kraftstoff bewirken. The intake valves 26 the compression cylinder and the intake and exhaust valves 28 . 30 of the working cylinder and the valve position of the exhaust gas recirculation line 48 can be controlled via a motor control device, not shown. After suction and compression in the compression cylinders 12a . 12b takes place after ignition of the gas-air mixture shortly before reaching the dead center at about 7 ° before top dead center of the compression piston 50 an expansion of the ignited fuel mixture into the continuous combustion chamber and further into the approximately 30 ° leading cylinder to an effective delivery of mechanical energy to the crankshaft. The exhaust gas check valves 24 prevent the ignited fuel mixture from pushing back into the compression cylinders 12 , The injector 42 On the one hand it blows in fresh air, on the other hand it can inject fuel or cause a mixture of air and fuel.

In dem Ausführungsbeispiel nach 3 ist gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach 2 eine separate, durch ein Ventil 40 schaltbare Abgasrückführungsleitung 38 vorgesehen, des Weiteren wird über eine Rückschlagventil-Überwachungseinrichtung 60 der Öffnungszeitpunkt der Rückschlagventile 24a, 24b überwacht. Sofern die Rückschlagventile 24 zu früh, d.h. bei ungenügender Verdichtung des Brennstoffgemisches im Verdichtungszylinder 12 öffnen, kann mittels der Überwachungseinrichtung 60 eine Nacheinspritzung durch die Nachspritzeinrichtung 36 erfolgen, um in der Dauerbrennkammer 20 einen erhöhten Verbrennungsdruck und eine längere Zündungsphase zu erreichen. In the embodiment according to 3 is compared to the embodiment according to 2 a separate, through a valve 40 switchable exhaust gas recirculation line 38 further provided is via a check valve monitoring device 60 the opening time of the check valves 24a . 24b supervised. Unless the check valves 24 too early, ie with insufficient compression of the fuel mixture in the compression cylinder 12 open, can by means of the monitoring device 60 a post injection through the re-injection device 36 take place in the perpetual combustion chamber 20 to achieve an increased combustion pressure and a longer ignition phase.

In der 4 ist eine Stellung der Kurbelwellenhubzapfen einer Kurbelwelle zu einem Zeitpunkt dargestellt, wie sie in einer Brennkraftmaschine nach dem Ausführungsbeispiel 10 in 2 oder 3 eingesetzt werden kann. Die Kurbelwellenhubzapfen der beiden Arbeitskolben 52 der Arbeitszylinder 14a, 14b laufen 30° gegenüber der dem jeweiligen Kurbelwellenhubzapfen, die den Verdichtungszylindern 12a, 12b zugeordnet sind, vor. Die Kurbelwellenhubzapfen der beiden Verdichtungszylinder 12a, 12b sind um 180° gegeneinander versetzt und somit auch die Kurbelwellenhubzapfen der beiden Arbeitszylinder 14a, 14b. Der Kurbelwellenhubzapfen 14a befindet sich in einer Stellung etwa 30° nach dem oberen Totpunkt des Verdichtungszylinders 12a. Der Arbeitszylinder 14 übernimmt im Betrieb das Arbeiten, Ausstoßen und eine Abgasrückführung. Der Kurbelwellenhubzapfen des ersten Verdichtungszylinders 12a befindet sich am oberen Totpunkt, und der Verdichtungszylinder übernimmt ein Ansaugen, Verdichten, Einspritzen, Zünden und Ausstoßen. Der Kurbelwellenhubzapfen des zweiten Verdichtungszylinders 12b befindet sich zum dargestellten Zeitpunkt am unteren Totpunkt, wobei der zugeordnete zweite Arbeitszylinders 14b sich etwa 30° nach dem unteren Totpunkt befindet. In the 4 is a position of the Kurbelwellenhubzapfen a crankshaft shown at a time, as in an internal combustion engine according to the embodiment 10 in 2 or 3 can be used. The crankshaft lifting pins of the two working pistons 52 the working cylinder 14a . 14b run 30 ° relative to the respective crankshaft journals that the compression cylinders 12a . 12b are assigned before. The crankshaft lifting pins of the two compression cylinders 12a . 12b are offset by 180 ° from each other and thus also the Kurbelwellenhubzapfen the two working cylinders 14a . 14b , The crankshaft lifting pin 14a is in a position about 30 ° after top dead center of the compression cylinder 12a , The working cylinder 14 takes over the work, exhaust and exhaust gas recirculation during operation. The crankshaft lifting pin of the first compression cylinder 12a is at top dead center, and the compression cylinder performs a suction, compression, injection, ignition and ejection. The crankshaft lifting pin of the second compression cylinder 12b is at the time shown at the bottom dead center, wherein the associated second working cylinder 14b is about 30 ° after bottom dead center.

Durch den Einbau der Dauerbrennkammer 20 im Zylinderkopf 56 zusammen mit dem in 4 dargestellten Kurbelwellenhubzapfenvorlauf von Arbeitskolben 52 gegenüber Verdichtungskolben 50 ergibt sich eine günstige Pleuelstellung des Verbrennungsmotors. Eine Ansteuerung der Rückschlagventile 24 ist nicht notwendig, da diese aufgrund des entstehenden Gasgemischbrenndrucks selbstständig öffnen und das verdichtete Brenngasgemisch aus dem Verdichtungszylinder 12 in die Dauerbrennkammer 20 entlassen. Durch den hohen Zünddruck im Verdichtungszylinder öffnen sich die Rückschlagventile 24 gegen den bereits abklingenden Verbrennungsdruck der Dauerbrennkammer 20 schlagartig und das gezündete Brennstoffgemisch werden durch den Verdichtungskolben 50 am oberen Totpunkt in die Dauerbrennkammer 20 im Zylinderkopf 56 ausgestoßen. Durch den Einsatz vollvariabler, elektromechanischer Ein- und Auslassventile 26, 28 und 30 kann eine individuelle Steuerung der Ein- und Auslasszeitpunkte und -dauern durch eine übergeordnete Motorsteuervorrichtung erfolgen. Mittels einer Nachspritzeinrichtung 36 in der Dauerbrennkammer kann die Zündexplosion verlängert werden und somit ein langanhaltender Druck auf den Arbeitskolben 52 erreicht werden. Durch den länger anhaltenden Explosionsdruck auf den Arbeitskolben 52 ergibt sich darüber hinaus eine günstige Pleuelstellung, insbesondere bei Benzinmotoren. By installing the long-term combustion chamber 20 in the cylinder head 56 together with the in 4 shown Kurbelwellenhubzapfenvorlauf of working piston 52 opposite compression pistons 50 This results in a favorable connecting rod of the internal combustion engine. A control of the check valves 24 is not necessary because they open automatically due to the resulting gas mixture combustion pressure and the compressed fuel gas mixture from the compression cylinder 12 in the perennial combustion chamber 20 dismiss. Due to the high ignition pressure in the compression cylinder, the check valves open 24 against the already decaying combustion pressure of the continuous combustion chamber 20 abrupt and the ignited fuel mixture are through the compression piston 50 at top dead center in the continuous combustion chamber 20 in the cylinder head 56 pushed out. Through the use of fully variable, electro-mechanical inlet and outlet valves 26 . 28 and 30 For example, an individual control of the inlet and outlet times and periods can be carried out by a higher-level engine control device. By means of a re-injection device 36 in the continuous combustion chamber, the ignition explosion can be extended and thus a long-lasting pressure on the working piston 52 be achieved. Due to the longer-lasting explosion pressure on the working piston 52 In addition, results in a favorable connecting rod, especially in gasoline engines.

Der Verbrennungsablauf des Brennstoffgemisches erfolgt über die drei Kammern des Verdichtungszylinders 12, der Dauerbrennkammer 20 und des Arbeitszylinders 14. In der Dauerbrennkammer 20 erfolgt die Hauptverbrennung, und es kann eine Nacheinspritzung und eine Nachverbrennung des Brennstoffgemisches vorgenommen werden. Durch eine Abgasrückführung kann das ausgestoßene Gasgemisch aus dem Arbeitszylinder 14 mittels einer Abgasrückführungsleitung 38 und einem steuerbaren Abgasrückführungsventil 40 in die Dauerbrennkammer 20 zurückgeführt werden, so dass Zündmenge, Zündzeitpunkt und Gasdruck in der Dauerbrennkammer 20 gesteuert werden kann. The combustion process of the fuel mixture takes place via the three chambers of the compression cylinder 12 , the continuous combustion chamber 20 and the working cylinder 14 , In the continuous combustion chamber 20 the main combustion takes place, and a post-injection and an after-burning of the fuel mixture can be carried out. By an exhaust gas recirculation, the ejected gas mixture from the working cylinder 14 by means of an exhaust gas recirculation line 38 and a controllable exhaust gas recirculation valve 40 in the perennial combustion chamber 20 be traced back so that Ignition quantity, ignition timing and gas pressure in the continuous combustion chamber 20 can be controlled.

Wird eine Konfiguration mit zwei Verdichtungs- und zwei Arbeitszylindern verwendet, so bietet es sich an, die beiden Verdichtungszylinder 12 mittig anzuordnen, so dass die hierzu nötigen beiden Auslassrückschlagventile in einem gemeinsamen Gehäuse zusammengefasst werden können und sich ein kurzer, enger Einlasskanal 62 vom Verdichtungszylinder 12 in die Dauerbrennkammer 20 ergibt. Es liegt eine Entkopplung von Verdichtung, Zündung und Arbeitsabgabe an die Pleuelstange durch die Dauerbrennkammer vor. Durch die zeitgesteuerte Ansteuerung der elektromagnetischen Einlassventile von der Dauerbrennkammer 20 in den Arbeitszylinder 14 kann eine optimale Drehmomententfaltung bereitgestellt werden. Die Auslassventile 30 des Arbeitszylinders 14 können am unteren Totpunkt bei etwa 180° bis 250° geöffnet werden, so dass die unter Druck stehenden Abgase in das Abgassystem 34 abgegeben werden. Durch die hochlaufenden, um etwa 30° vorlaufenden Arbeitskolben 52 werden die verbrannten Abgase durch die Auslassventile 30 etwa bei 90° vor Erreichen des oberen Totpunkts ausgegeben, wobei bei Schließen des Auslassventils 30 noch etwa 50% der im Arbeitszylinder befindlichen Abgase verdichtet werden können. Somit kann ein Abgasgegendruck gegen die Einlassventile 28 des Arbeitszylinders 14 und gegen die Dauerbrennkammer 20 erzeugt werden. Je nach Verbrennungsdruck in der Dauerbrennkammer 20 können bei ca. 12° bis 10° vor dem oberen Totpunkt die Einlassventile zu dem zugeordneten Arbeitszylinder 14 elektronisch variabel geöffnet werden, so dass das gezündete Brennstoffgemisch eintreten kann. Durch den Abgasgegendruck wird zunächst noch einmal Abgas in die Dauerbrennkammer 20 zurückgedrückt und bewirkt, dass das gezündete Brennstoffgemisch zunächst nicht in den Arbeitszylinder 14 eintreten kann. Die Einlassventile 28 bleiben bis ca. 30° vor dem unteren Totpunkt des Arbeitskolbens 52 geöffnet. Bei nachlassender Kompression des Arbeitszylinders 14 dringt das gezündete Brennstoffgemisch in den Arbeitszylinder 14 ein und entfaltet bei etwa 30° gegenüber dem oberen Totpunkt seine maximale mechanische Wirkung, wobei die Pleuelstange im Kurbelwellenhubzapfenvorlauf eine optimale 90°-Stellung gegenüber dem Kurbelwellenhubzapfen einnimmt. Eine Rückführung der Abgase, die bei etwa vom unteren Totpunkt bis zu etwa 90° vor dem oberen Totpunkt erfolgen kann, kann durch das Einlassventil 28 in die Dauerbrennkammer 20 geleitet werden, oder kann durch das Auslassventil 30 des Arbeitszylinders 14 in das Abgassystem 34 und über die Abgasrückführungsleitung 38 in die Dauerbrennkammer 20 geleitet werden. If a configuration with two compression and two working cylinders is used, then it makes sense to use the two compression cylinders 12 to be arranged centrally, so that the two Auslaßrückschlagventile necessary for this purpose can be combined in a common housing and a short, narrow inlet channel 62 from the compression cylinder 12 in the perennial combustion chamber 20 results. There is a decoupling of compression, ignition and work delivery to the connecting rod through the continuous combustion chamber before. By the timed control of the electromagnetic inlet valves of the continuous combustion chamber 20 in the working cylinder 14 Optimum torque deployment can be provided. The exhaust valves 30 of the working cylinder 14 can be opened at bottom dead center at about 180 ° to 250 °, so that the exhaust gases under pressure into the exhaust system 34 be delivered. Due to the high-speed, about 30 ° leading piston 52 the burnt exhaust gases are through the exhaust valves 30 output at about 90 ° before reaching top dead center, and when closing the exhaust valve 30 still about 50% of the exhaust gases located in the working cylinder can be compressed. Thus, an exhaust back pressure against the intake valves 28 of the working cylinder 14 and against the perennial combustion chamber 20 be generated. Depending on the combustion pressure in the continuous combustion chamber 20 can at about 12 ° to 10 ° before top dead center, the intake valves to the associated working cylinder 14 be opened electronically variable, so that the ignited fuel mixture can occur. By the exhaust back pressure is first again exhaust gas in the continuous combustion chamber 20 pushed back and causes the ignited fuel mixture initially not in the working cylinder 14 can occur. The intake valves 28 stay up to approx. 30 ° before the bottom dead center of the working piston 52 open. With decreasing compression of the working cylinder 14 The ignited fuel mixture penetrates into the working cylinder 14 at and unfolds at about 30 ° relative to the top dead center its maximum mechanical effect, the connecting rod in the Kurbelwellenhubzapfenvorlauf occupies an optimal 90 ° position relative to the Kurbelwellenhubzapfen. A return of the exhaust gases, which can take place at about from bottom dead center to about 90 ° before top dead center, through the inlet valve 28 in the perennial combustion chamber 20 be routed, or can through the exhaust valve 30 of the working cylinder 14 in the exhaust system 34 and via the exhaust gas recirculation line 38 in the perennial combustion chamber 20 be directed.

Diese Rückführung ist vor allem im Teillastbereich vorteilhaft. Um den Arbeitsdruck in der Dauerbrennkammer 20 nicht zu weit absinken zu lassen, kann der Abgasgegendruck, der sich im Arbeitszylinder 14 einstellt, über die Motorsteuervorrichtung kontrolliert und das Einlassventil 28 gesteuert werden. This feedback is particularly advantageous in the partial load range. To the working pressure in the continuous combustion chamber 20 can not be allowed to sink too far, the exhaust back pressure, which is in the working cylinder 14 is controlled via the engine control device and the intake valve 28 to be controlled.

Gegenüber dem Stand der Technik, bei der eine Zündung im oberen Totzeitpunkt stattfindet, wobei die Kurbelwellenhubzapfen fast in einer Linie mit der Pleuelstange sind, so dass nur ein geringer Drehmoment zum Zündzeitpunkt ausgeübt werden kann, ermöglicht eine erfindungsgemäße Verbrennung über drei Kammern eine optimale Kurbelwellenpleuelstellung, so dass ein maximales Drehmoment abgegeben werden kann. In dem bekannten Stand der Technik geht ein Großteil der elektrochemischen Energie der Zündung in die Lagerung der Kurbelwelle und wird nicht zur Erzeugung eines Drehmomentes genutzt. Compared to the prior art, in which an ignition takes place in the upper dead center, wherein the crankshaft journals are almost in line with the connecting rod, so that only a small torque can be exerted at the ignition, a combustion according to the invention via three chambers allows optimal Kurbelwellenpleuelstellung, so that a maximum torque can be delivered. In the prior art, much of the electrochemical energy of the ignition goes into the bearing of the crankshaft and is not used to generate torque.

In der Dauerbrennkammer 20 kann vorteilhafterweise bei etwa 40° nach dem oberen Totpunkt des Arbeitskolbens 52 eine Nacheinspritzung erfolgen, so dass gegenüber der Zündung, die etwa bei 30° im Verdichtungskolben 50 stattfindet, eine 10° spätere Nachzündung erfolgt und somit ein verlängerter Zündung aufrechterhalten werden kann. In the continuous combustion chamber 20 may advantageously be at about 40 ° after top dead center of the working piston 52 a post-injection takes place, so that opposite the ignition, which is approximately at 30 ° in the compression piston 50 takes place, a 10 ° later Nachzündung takes place and thus a prolonged ignition can be maintained.

Die Rückschlagventile 24 arbeiten autark und müssen nicht gesteuert werden, wobei sie durch ein oder zwei Spiralfedern und eventuell einer optionalen hydraulischen Vorspanneinheit in ihrem Schaltverhalten veränderbar sind. Sie sind derart ausgelegt, dass bei der Frühzündung etwa 7° vor Erreichen des oberen Totpunktes des Verdichtungszylinders 12 eine Öffnung stattfindet, so dass das gezündete Brennstoffgemisch in die Dauerbrennkammer 20 entweichen kann. In einer Vierzylindermaschine gelangt die Dauerbrennkammer 20 alle 180° der Kurbelwellenumdrehung in einer Zündphase und erhält vor jeder neuen Zündphase durch die variabel schaltbare Abgasrückführungsleitung 38 gezündetes Treibstoffgemisch zugeführt, um vorteilhafterweise die Gasmischung regulieren zu können und den Kammerdruck zu steuern. Zum Zündzeitpunkt stehen Pleuelstange 48 und Kurbelwelle des Arbeitskolbens etwa 28° abgewinkelt zueinander, somit in einer drehmomentgünstigen Stellung. Durch die Abwärtsbewegung des Verdichtungskolbens 50 kurz nach der Zündung werden die Rückschlagventile 24 geschlossen. The check valves 24 work independently and do not need to be controlled, being changeable in their switching behavior by one or two coil springs and possibly an optional hydraulic biasing unit. They are designed so that in the pre-ignition about 7 ° before reaching the top dead center of the compression cylinder 12 an opening takes place, allowing the ignited fuel mixture into the perpetual combustion chamber 20 can escape. In a four-cylinder engine, the continuous combustion chamber arrives 20 every 180 ° of the crankshaft revolution in an ignition phase and receives before each new ignition phase through the variably switchable exhaust gas recirculation line 38 supplied ignited fuel mixture to advantageously regulate the gas mixture and to control the chamber pressure. At the ignition point are connecting rod 48 and crankshaft of the working piston about 28 ° angled to each other, thus in a low-torque position. By the downward movement of the compression piston 50 shortly after ignition, the check valves 24 closed.

In der Dauerbrennkammer 20 können Druck- und Temperatursensoren 58 angeordnet sein, um Verbrennungsdruck im Teil- und Leerlaufbereich, insbesondere Spitzendruck, Normaldruck, Minimaldruck, Verbrennungstemperatur aufnehmen zu können. Unter Einbeziehung weiterer Parameter, wie beispielsweise Gaspedalstellung, Fußbremse, Abgassondenmessung, Magerbetriebsdetektion, Schubbetrieb, Drehmoment am Getriebe und der Getriebeausgangswelle, können Zündzeitpunkte, Ventilzustände und die Mengen zugeführten Abgases bzw. rückgeführten Abgases eingestellt werden. Hierdurch können beispielsweise Öffnungszeitpunkt, Zeitlänge und Schließzeitpunkt der Ein- und Auslassventile von Arbeits- und Verdichtungszylinder eingestellt werden. In the continuous combustion chamber 20 can pressure and temperature sensors 58 be arranged to record combustion pressure in the partial and idle range, in particular peak pressure, normal pressure, minimum pressure, combustion temperature can. Including other parameters, such as accelerator pedal position, foot brake, exhaust gas sensor, lean operation detection, overrun, torque on the transmission and the transmission output shaft, ignition timing, valve states and the amounts of exhaust gas or recirculated exhaust gas can be adjusted. As a result, for example, opening time, time length and closing time of the intake and exhaust valves of working and compression cylinders can be adjusted.

Ein Klopfen der Brennkraftmaschine 10 durch eine zu hohe Verdichtung oder eine Frühzündung ist ausgeschlossen, da der Zünddruck durch die selbstständige arbeitenden Rückschlagventile 24 in die Dauerbrennkammer 20 entlassen werden. Weitere Drucksensoren oder eine Überwachungseinrichtung 60 kann an den Rückschlagventilen 24 angeordnet werden und können einen erhöhten Kompressionsdruck im Ansaug- und Verdichtungszylinder 12, 14 detektieren. Insofern der Kompressionsdruck der Rückschlagventile 24 zur Dauerbrennkammer 20 vorzeitig steigt, kann eine vorgezogene Einspritzung oder Zündung ausgelöst werden. Eine Frischluftfüllung der Verdichtungszylinder 12 kann beispielsweise bei etwa 20° nach dem oberen Totpunkt bereits erfolgen. A knocking of the internal combustion engine 10 too high a compression or a pre-ignition is excluded, since the ignition pressure through the self-operating working check valves 24 in the perennial combustion chamber 20 be dismissed. Other pressure sensors or a monitoring device 60 can at the check valves 24 can be arranged and can increase the compression pressure in the intake and compression cylinder 12 . 14 detect. In that sense, the compression pressure of the check valves 24 to the long-term combustion chamber 20 increases prematurely, an advanced injection or ignition can be triggered. A fresh air filling of the compression cylinder 12 For example, at about 20 ° after top dead center already done.

In 4 ist der Kurbelwellenversatz der Kolben 50, 52 einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine 10 nach der Erfindung dargestellt. Während einer Kurbelwellendrehung kann zweimal angesaugt und zweimal gezündet werden. Bei einem Motor mit zwei Verdichtungs- und vier Arbeitszylindern kann pro Kurbelwellenumdrehung zweimal angesaugt und viermal gezündet werden. Paarweise laufende Arbeitskolben 52 laufen synchron und eine Zündung beaufschlagt zwei Arbeitskolben 52 gleichzeitig. In einem ersten Takt, d.h. in einer ersten Umdrehung von 0° bis 180° öffnen die Einlassventile 26 der Verdichtungszylinder 12 und lassen Brennstoffgemisch bei etwa 20° bis 25° nach dem oberen Totpunkt der Verdichtungskolben 50 ein. Bei etwa 20° bis 25° nach dem unteren Totpunkt schließen die Einlassventile 26. In einem zweiten Takt von 180° bis 360° erfolgt eine Zündung bei etwa 7° des Verdichtungskolbens 50 vor dem oberen Totpunkt, wobei die Rückschlagventile 24 öffnen und das gezündete Brennstoffgemisch in die Dauerbrennkammer 20 entlassen. Das Brennstoffgemisch gelangt durch die Dauerbrennkammer 20 direkt in die Arbeitskolben 14, die um 30° vorläufen, wobei ein optimaler Pleuelstangenwinkel gegenüber der Kurbelwelle 16 erreicht werden kann. Hiernach beginnt ein neuer Arbeitstakt bei etwa 20° bis 25° nach dem oberen Totpunkt, bei dem die Einlassventile 26 des Verdichtungszylinders 12 öffnen. In 4 is the crankshaft offset of the pistons 50 . 52 a four-cylinder internal combustion engine 10 represented according to the invention. During a crankshaft rotation can be sucked twice and ignited twice. In an engine with two compression and four working cylinders can be sucked twice per crankshaft revolution and fired four times. Paired working pistons 52 run synchronously and an ignition acts on two power pistons 52 simultaneously. In a first cycle, ie in a first turn from 0 ° to 180 ° open the intake valves 26 the compression cylinder 12 and leave fuel mixture at about 20 ° to 25 ° after top dead center of the compression piston 50 one. At about 20 ° to 25 ° after bottom dead center, the intake valves close 26 , In a second cycle of 180 ° to 360 ° ignition takes place at about 7 ° of the compression piston 50 before top dead center, with the check valves 24 open and ignite the fuel mixture into the continuous combustion chamber 20 dismiss. The fuel mixture passes through the continuous combustion chamber 20 directly into the working pistons 14 , which preceded by 30 °, with an optimal connecting rod angle with respect to the crankshaft 16 can be achieved. Thereafter, a new power stroke begins at about 20 ° to 25 ° after top dead center, at which the intake valves 26 of the compression cylinder 12 to open.

In dem betrachteten Ausführungsbeispiel einer Vierzylindermaschine nach 4 weist die Kurbelwelle 16 zwei mittlere Kurbelwellenhubzapfen auf, die um 180° versetzt stehen und zwei äußere Kurbelwellenhubzapfen, die jeweils 30° versetzt über den mittleren Kurbelwellenhubzapfen stehen. Während einer Umdrehung der Kurbelwelle 16 können in einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine zwei Verbrennungen ablaufen. Es entsteht eine weiche Verbrennung, wobei keine kinetische Energie durch Druck auf die Kurbelwellenlager vergeudet wird. In the considered embodiment of a four-cylinder engine after 4 points the crankshaft 16 two central crankshaft journals, which are offset by 180 ° and two outer crankshaft journals, each offset by 30 ° on the center crankshaft journals stand. During one revolution of the crankshaft 16 can run in a four-cylinder internal combustion engine two burns. It creates a soft combustion, with no kinetic energy is wasted by pressure on the crankshaft bearings.

Durch die erfindungsgemäßen Brennkraftmaschinen können folgende Vorteile erreicht werden:

– Kinetische Energie wird in einer günstigen Stellung auf die Kurbelwelle abgegeben, so dass ein hohes Drehmoment erreicht und eine verringerte Menge Kraftstoff eingesetzt werden kann. Es können Kraftstoffeinsparungen bis zu 20% erreicht werden.
– Kurbelwelle und Kurbelwellenlagerung werden nur mit geringem mechanischen Impuls beaufschlagt, da die Pleuelstange bei maximaler Kraftentfaltung 90° zu dem Kurbelwellenhubzapfen steht, so dass eine optimale Drehmomentabgabe erreicht werden kann.
– Die Drehmomenterhöhung durch den günstigen Kurbelwellenpleuelstangenwinkel beträgt etwa 20% bis 25%, so dass Energie- und Treibstoffkosten um diesen Prozentsatz geringer ausfallen sollten.

By the internal combustion engines according to the invention the following advantages can be achieved:

- Kinetic energy is released in a favorable position on the crankshaft, so that a high torque achieved and a reduced amount of fuel can be used. Fuel savings of up to 20% can be achieved.
- Crankshaft and crankshaft bearing are subjected to little mechanical impulse, since the connecting rod is at maximum power deployment 90 ° to the Kurbelwellenhubzapfen, so that an optimal torque output can be achieved.
- The torque increase due to the favorable crankshaft connecting rod angle is about 20% to 25%, so energy and fuel costs should be lower by this percentage.

Die Verdichtungskolben 50 im Verdichtungszylinder 12 weisen ein sehr geringes Spaltmaß auf und können eine kleine Verbrennungsmulde unterhalb des Zündkerzenbereichs umfassen, in dem bei etwa 7° vor Erreichen des oberen Totpunktes die Kraftstoffeinspritzung gezündet werden kann. Durch die Verbrennungsmulde in den Verdichtungskolben 50 kann eine verbesserte Brennstoffvermischung erreicht werden und die Zündfähigkeit des Brennstoffgemisches kann erhöht werden. Eine Verbrennungsmulde ist insbesondere im Teillastbereich bei Betrieb der Brennkraftmaschine sehr vorteilhaft. The compression pistons 50 in the compression cylinder 12 have a very small gap and may include a small combustion cavity below the spark plug area, in which at approximately 7 ° before reaching top dead center, the fuel injection can be ignited. Through the combustion recess in the compression piston 50 For example, improved fuel mixing can be achieved and the ignitability of the fuel mixture can be increased. A combustion bowl is particularly advantageous in the partial load range during operation of the internal combustion engine.

Insofern im Verdichtungszylinder 12 der Kompressionsdruck höher als gewöhnlich ansteigt und sich hiermit die Rückschlagventile 24 vorzeitig öffnen konnten, kann eine vorgezogene Frühzündung eingeleitet werden, wobei früher als gewöhnlich im Verdichtungszylinder oder in der Dauerbrennkammer eine Nachzündung erfolgen kann. Insofar in the compression cylinder 12 the compression pressure rises higher than usual and this causes the check valves 24 could open prematurely, a premature pre-ignition can be initiated, which can take place earlier than usual in the compression cylinder or in the continuous combustion chamber after-ignition.

Die Einlassventile 26 des Verdichtungszylinders 12 können sich bei ca. 20° nach dem oberen Totpunkt öffnen und bei etwa 20° nach dem unteren Totpunkt schließen, wobei dies variabel elektronisch gesteuert werden kann. In dem ersten Arbeitstakt erfolgt ein Ansaugen bei etwa 0° bis 180° des Verdichtungskolbens 50, wobei Frischluft eingeführt und hiernach das Einlassventil 26 geschlossen werden kann. Im zweiten Arbeitstakt erfolgt eine Verdichtung des Brennstoffgemisches bei etwa 180° bis 360° des Verdichtungskolbens 50, wobei bei etwa 7° vor Erreichen des oberen Totpunktes eine Zündung des Brennstoffgemisches erfolgt und durch den entstehenden Explosionsdruck das Brennstoffgemisch durch die Rückschlagventile 24 in die Dauerbrennkammer 20 entlassen werden kann. Im dritten Arbeitstakt bei etwa 23° gegenüber dem oberen Totpunkt bis etwa 180° (unterer Totpunkt des Arbeitskolbenzylinders 52) erfolgt die Arbeitsabgabe der mechanischen Energie durch den Arbeitskolben 52 an die Kurbelwelle 16 und im vierten Arbeitstakt bei etwa 20° nach dem unteren Totpunkt bis etwa 45° vor dem oberen Totpunkt erfolgt das Ausstoßen der verbrannten Gase gegenüber dem Abgassystem 34 durch Öffnen des Auslassventils 30. Hiernach wird das Auslassventil 30 geschlossen, so dass sich ein Abgasgegendruck gegenüber der Dauerbrennkammer 20 einstellen kann, um beim Öffnen des Einlassventils 28 ein vorschnelles Eindringen des gezündeten Brennstoffgemisches zu verhindern. The intake valves 26 of the compression cylinder 12 can open at about 20 ° after top dead center and close at about 20 ° after bottom dead center, this can be variably controlled electronically. In the first cycle, suction takes place at about 0 ° to 180 ° of the compression piston 50 introducing fresh air and thereafter the inlet valve 26 can be closed. In the second working cycle, a compression of the fuel mixture takes place at about 180 ° to 360 ° of the compression piston 50 , wherein at about 7 ° before reaching the top dead center ignition of the fuel mixture takes place and by the resulting explosion pressure, the fuel mixture through the check valves 24 in the perennial combustion chamber 20 can be dismissed. In the third power stroke at about 23 ° to the top dead center to about 180 ° (bottom dead center of the working piston cylinder 52 ), the work output of the mechanical energy is carried out by the working piston 52 to the crankshaft 16 and in the fourth power stroke at about 20 ° after the bottom dead center to about 45 ° before top dead center, the discharge of the burned gases to the exhaust system 34 by opening the exhaust valve 30 , After that, the outlet valve 30 closed so that there is an exhaust back pressure against the continuous combustion chamber 20 can adjust to when opening the inlet valve 28 prevent premature penetration of the ignited fuel mixture.

Ein Kompressor bzw. Turbo kann vorgesehen sein, um Frischluft aufzuladen. Beim Start des Motors kann durch einen Drucksensor 58 in der Dauerbrennkammer 20 und dem Einblasen vorkomprimierter Frischluft in die Dauerbrennkammer 20 ein verbessertes Startverhalten erreicht werden. A compressor or turbo may be provided to charge fresh air. When starting the engine can be controlled by a pressure sensor 58 in the continuous combustion chamber 20 and injecting precompressed fresh air into the continuous combustion chamber 20 an improved starting behavior can be achieved.

Die Ventilsteuerung soll vorteilhafterweise elektronisch erfolgen, wobei beim Umbau eines bereits bestehenden Motors sowohl Motorsteuervorrichtung, Kurbelwelle als auch Zylinderköpfe modifiziert werden müssen. Zum Zündzeitpunkt, etwa 5° bis 7° des Verdichtungskolbens 50 vor dem oberen Totpunkt, befindet sich der Arbeitskolben 52 etwa 22° bis 25° nach seinem oberen Totpunkt. Bei etwa 40° nach dem oberen Totpunkt bzw. 10° nach dem oberen Totpunkt des Verdichtungskolbens 50 kann eine Nacheinspritzung in die Dauerbrennkammer 20 stattfinden, wobei der Kurbelwellenhubzapfen des Arbeitszylinders 14 bereits einen Winkel von 67,5° zur Pleuelstange einnimmt und somit 65% der beaufschlagten Energie des Arbeitskolbens 52 auf die Kurbelwelle 16 abgegeben werden kann. Bei einer Kurbelwellenhubzapfenstellung von etwa 67,5° des Arbeitszylinders 14 steht die Pleuelstange 48 in einem optimalen 90°-Winkel zum Kurbelwellenhubzapfen und gibt somit ein maximales Drehmoment an die Kurbelwelle 16 ab. Es werden naturgemäß Effizienzverluste beim Übergang des gezündeten Brennstoffgemisches von Verdichtungszylinder 12 über Dauerbrennkammer 20 zum Arbeitszylinder 14 auftreten. Allerdings kann die verbesserte Drehmomentwirkung diese Effizienzverluste mehr als ausgleichen. The valve control should advantageously be carried out electronically, wherein both engine control device, crankshaft and cylinder heads must be modified when converting an existing engine. At the time of ignition, about 5 ° to 7 ° of the compression piston 50 before top dead center, there is the working piston 52 about 22 ° to 25 ° after top dead center. At about 40 ° after top dead center or 10 ° after top dead center of the compression piston 50 may be a post-injection into the perennial combustion chamber 20 take place, wherein the Kurbelwellenhubzapfen the working cylinder 14 already occupies an angle of 67.5 ° to the connecting rod and thus 65% of the applied energy of the working piston 52 on the crankshaft 16 can be delivered. At a Kurbelwellenhubzapfenstellung of about 67.5 ° of the working cylinder 14 is the connecting rod 48 at an optimum 90 ° angle to the Kurbelwellenhubzapfen and thus gives a maximum torque to the crankshaft 16 from. There are naturally losses of efficiency in the transition of the ignited fuel mixture of compression cylinder 12 about permanent combustion chamber 20 to the working cylinder 14 occur. However, the improved torque effect more than compensates for these efficiency losses.

Claims

Reciprocating internal combustion engine ( 10 ), comprising at least one compression cylinder ( 12 ) and at least one working cylinder ( 14 ) by a common crankshaft ( 16 ) and wherein in a connection channel ( 18 ) between compression cylinders ( 12 ) and working cylinder ( 14 ) a continuous combustion chamber ( 20 ) is arranged and the compression cylinder ( 12 ) is set up to ignite a compressed gas mixture, characterized in that the crankshaft ( 16 ) a Kurbelwellenhubzapfenvorlauf between working ( 14 ) and compression cylinder ( 12 ), wherein the piston ( 52 ) of the working cylinder ( 14 ) opposite the piston ( 50 ) of the compression cylinder ( 12 ) in a leading piston angle of 20 ° to 45 °, in particular 30 ° and an ignition of the fuel mixture in the compression cylinder ( 12 ), wherein an expansion of the ignited fuel mixture by the continuous combustion chamber ( 20 ) through the working cylinder ( 14 ) can take place.

Internal combustion engine ( 10 ) according to claim 1, characterized in that between compression cylinder ( 12 ) and continuous combustion chamber ( 20 ) at least one check valve ( 24 ) is arranged such that it after ignition of the gas mixture this in the continuous combustion chamber ( 20 ) can escape.

Internal combustion engine ( 10 ) according to claim 2, characterized in that the check valve ( 24 ) comprises a hydraulic biasing device, which in a spring holder of the check valve ( 24 ) is arranged so that the switching behavior of the check valve ( 24 ) is changed as needed.

Internal combustion engine ( 10 ) according to one of the preceding claims 1 or 2, characterized in that at least one input ( 28 ) and exhaust valve ( 30 ) of the working cylinder ( 14 ) and at least one inlet valve ( 26 ) of the compression cylinder ( 12 ) are electronically controllable, wherein in particular the inlet valve ( 26 ) of the compression cylinder ( 12 ) is openable in a piston angle of 20 ° to 25 ° after top dead center.

Internal combustion engine ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that an ignition in the compression cylinder ( 12 ) is vornehmbar in a piston angle range of 15 ° to 3 °, in particular 7 ° to 5 ° before top dead center.

Internal combustion engine ( 10 ) according to claim 4, characterized in that the exhaust valve or valves ( 30 ) of the working cylinder ( 14 ) in a piston angle range of 180 ° to 270 ° with respect to top dead center the burned gas mixture to an exhaust system ( 34 ) and the inlet valve or valves ( 28 ) of the working cylinder ( 14 ) in a piston angle range of 340 ° to 355 °, preferably 348 ° to 350 ° with respect to the top dead center, the ignited gas mixture from the continuous combustion chamber ( 20 ) in the working cylinder ( 14 ).

Internal combustion engine ( 10 ) according to any one of the preceding claims, characterized by that a re-injection device ( 36 ) in the continuous combustion chamber ( 20 ) is arranged so that a combustion of the already ignited gas mixture in the continuous combustion chamber ( 20 ) is extendible, wherein preferably at a 40 ° position of the working cylinder piston ( 52 ) after the top dead center post-injection is vornehmbar.

Internal combustion engine ( 10 ) according to claim 2 and claim 7, characterized in that a check valve monitoring device ( 60 ), which determines the state of the check valve ( 24 ) and the post-injection device ( 36 ) into the continuous combustion chamber ( 20 ), if too early opening of the check valve ( 24 ) he follows.

Internal combustion engine ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in the connecting channel ( 18 ) in the region between continuous combustion chamber ( 20 ) and working cylinder ( 14 ) an exhaust gas recirculation through a towards continuous combustion chamber ( 20 ) revealable inlet valve ( 28 ) is feasible, and / or that an exhaust gas recirculation line ( 38 ) between working cylinders ( 14 ) and continuous combustion chamber ( 20 ), which is preferably provided by an exhaust gas recirculation valve ( 40 ) can be opened switchable, in particular in a partial load range of the internal combustion engine ( 10 ) can be opened.

Internal combustion engine ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in each case a compression cylinder ( 12 ) via a continuous combustion chamber ( 20 ) two working cylinders ( 14 ), so that a compression cylinder ( 12 ) the gas mixture for two working cylinders ( 14 ) can compress and ignite.

Internal combustion engine ( 10 ) according to one of the preceding claims 1 to 9, characterized in that at least two compression cylinders ( 12 ), at least one continuous combustion chamber ( 20 ) and two or four working cylinders ( 14 ), wherein the crankshaft ( 16 ) a 180 ° offset movement between the pistons ( 52a . 52b ) the working cylinder ( 14 ) and between the pistons ( 50a . 50b ) the compression cylinder ( 12 ).

Internal combustion engine ( 10 ) according to one of the preceding claims 1 to 9, characterized in that three or four compression cylinders ( 12 ), at least one continuous combustion chamber ( 20 ) and four, six or eight working cylinders ( 14 ), wherein the crankshaft ( 16 ) is offset by 120 ° movement between at least one working cylinder piston ( 52 ) and between at least one compression cylinder piston ( 50 ).

Internal combustion engine ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the continuous combustion chamber ( 20 ) at least one gas pressure sensor ( 58 ) which directly or indirectly regulates a gas pressure in the continuous combustion chamber ( 20 ), so that a motor control based on a gas pressure in the continuous combustion chamber ( 20 ) a valve control of working cylinder ( 14 ) and / or compression cylinder ( 12 ).