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Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit zumindest drei Arbeitsräumen. Aus der Praxis sind Verbrennungsmotoren meist als (Otto- oder Diesel-)Viertakt-Hubkolbenmotoren bekannt, deren Ein- und Auslässe mit Ventilen gesteuert werden. Zur Verbesserung des Wirkungsgrads gibt es insbesondere bei solchen Motoren eine Vielzahl von bekannten Entwicklungen, beispielsweise variablen Ventilhub, Nockenwellenverstellung, elektromechanische (nockenwellenlose) Ventilbetätigung, Zylinderabschaltung und eine Reduktion des Kompressionsvolumens im Verhältnis zum Expansionsvolumen durch Anwendung eines abgeleiteten Atkinson- oder Miller-Kreisprozesses.
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Außerdem gibt es verschiedene Ansätze, die über herkömmliche Viertakt-Hubkolbenmotoren hinaus gehen und versuchen im Sinne eines Atkinson- oder Miller-Kreisprozesses durch ein gegenüber dem Kompressionsvolumen vergrößertes Expansionsvolumen Wirkungsgradverbesserungen zu erreichen. Beim sogenannten geteilten Viertakt-Verbrennungsmotor nach Patent
DE60225451T2 soll dies dadurch erreicht werden, dass Kompression und Expansion räumlich getrennt in zwei Zylindern unterschiedlichen Hubraums erfolgen. Beim sogenannten Fünftaktmotor nach Patent
DE60116942T2 wird das größere Expansionsvolumen dadurch erreicht, dass zwischen zwei gleichen konventionellen Viertakt-Hubkolbenmotor-Zylindern mit gleicher Hubzapfen-Position auf der gemeinsamen Kurbelwelle ein zusätzlicher Zylinder mit 180° Hubzapfen-Versatz und größerem Hubraum vorgesehen ist. Dieser zusätzliche Zylinder wird wechselweise von den beiden gleichen Viertakt-Zylindern nach jeweils erfolgtem herkömmlichem Arbeitstakt mit Abgasen gefüllt und fungiert so aufgrund des größeren Hubraums als Expander zur Vergrößerung des Expansionsvolumens.
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Den möglichen Vorteilen dieser weitergehenden Ansätze stehen jedoch einige Nachteile gegenüber. Diese sind im Vergleich zu herkömmlichen Viertaktmotoren im Wesentlichen größerer Bauraum und höheres Gewicht, sowie höherer Komplexität und Herstellungskosten.
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Deshalb sieht die Erfindung einen Verbrennungsmotor mit zumindest zwei Arbeitsräumen vor, deren Kolben parallel laufen, und in die Gase aus zumindest einem weiteren Arbeitsraum eingeleitet können. Der Motor benötigt zumindest einen mit zumindest einem Sperrkörper versehene Verbindungskanal zur Überleitung von Gasen zwischen den Arbeitsräumen, sowie verstellbare Steuerzeiten der Ein- und Auslass-Steuerung. Aufwändige Maßnahmen wie eine permanente räumliche Trennung von Kompression und Expansion oder ein dedizierter nachgeschalteter Expander sind jedoch ebenso nicht erforderlich wie unterschiedlichen Hubräume, da das zur Nachexpansion erforderliche, größere Volumen gemeinsam durch die zumindest zwei Arbeitsräume mit parallel laufenden Kolben erreicht wird.
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Vorteilhaft ist außerdem, dass die Arbeitsräume auch wie bei einem herkömmlichen Hubkolbenmotor unabhängig voneinander genutzt werden können, sodass eine Verbesserung des Wirkungsgrads im häufig genutzten Teillast-Bereich erreicht wird, während unter Volllast weiterhin die volle Leistung und Funktion eines herkömmlichen Viertaktmotors verfügbar ist.
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Je nach Auslegung sind lediglich Änderungen im Bereich des Zylinderkopfes erforderlich, um aus einem herkömmlichen Viertakt-Hubkolbenmotor einen erfindungsgemäßen Motor zu erstellen. Der Mehraufwand ist entsprechend gering. Größe, Gewicht und Kosten können nahezu unverändert bleiben.
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Die Erfindung erlaubt, dass zumindest ein mit zumindest einem Sperrkörper versehener Verbindungskanal wie Ein- und Auslasskanäle am Zylinderkopf vorgesehen werden kann, damit er nicht vom Kolben bzw. den Kolbenringen überfahren werden muss. Zumindest ein mit zumindest einem Sperrkörper versehener Verbindungskanal kann auch direkt zwischen den Arbeitsräumen liegen, sodass das Volumen eines solchen Kanals zur Verbesserung des Wirkungsgrads sehr gering ausfällt und die Platzverhältnisse im Zylinderkopf nicht eingeschränkt werden. Auch kann zumindest ein Kanal durch einen Schieber gebildet werden, der dann gleichzeitig als Sperrkörper fungiert.
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Weiterhin erlaubt die Erfindung, dass zumindest ein Verbindungskanal nicht direkt an den Arbeitsraum, sondern an zumindest einen Ein- und/oder Auslasskanal anschließt. Er muss dann nur ebenfalls mit einem zusätzlichen Sperrkörper versehen werden, damit zwischen der eigentlichen Ein- bzw. Auslass-Funktion und der Überleitung der Gase zwischen Arbeitsräumen umgeschaltet werden kann.
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Die Sperrkörper eines erfindungsgemäßen Motors – sowohl zur Ein- und Auslass-Steuerung, als auch im zumindest einen Verbindungskanal – können so ausgeführt werden, wie es für die jeweilige Anwendung gewünscht und Vorteilhaft ist. Sie können einem beliebigen Stand der Technik entsprechen, beispielsweise als Hubventile, Drehschieber, Flachschieber oder Linearschieber. Auch eine beliebige Kombination verschiedener Ventile ist der Erfindung entsprechend möglich.
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Um eine Verstellung der Steuerzeiten der Sperrkörper zu erreichen, kann ein elektrisch angesteuertes, gegebenenfalls nockenwellenloses System, das beliebige Bewegungen und Steuerzeiten erlaubt, eingesetzt werden. Mit einem solchen System lässt sich die Umschaltung zwischen konventionellem Betrieb und erfindungsgemäßer Nutzung eines Verbindungskanals zur Nachexpansion relativ einfach realisieren, und es bietet bei einem Motor mit zumindest vier Arbeitsräumen zusätzliche Variationsmöglichkeiten. So können bei geringer Last zusätzlich Zylinder abgeschaltet werden, und es kann variiert werden, welche Zylinder herkömmlich arbeiten, welche abgeschaltet werden, und welche zur Nachexpansion genutzt werden. Möglich sind jedoch auch mechanische Systeme wie beispielsweise (gegebenenfalls geteilt) axial verschiebbaren Nockenwellen mit unterschiedlichen Profilen. Eine weitere Option ist ein System, bei dem der Hub einer nicht verschiebbaren Nockenwelle deaktiviert und/oder überlagert wird, beispielsweise über eine Wippe oder eine Hydraulik, wie sie auch bei Systemen für variablem Ventilhub eingesetzt wird. Ebenfalls möglich ist der Einsatz einer zusätzlichen, gegebenenfalls zuschaltbaren Nockenwelle oder zusätzlicher Nocken auf einer vorhandenen Nockenwelle, durch die Ein- und Auslassventile, sowie zumindest ein Ventil in einem Verbindungskanal zusätzlich angesteuert werden können. Weiterhin möglich ist die Kombination verschiedener Systeme zur Steuerung von Sperrkörpern nach beliebigem Stand der Technik, beispielsweise ein Ventilsteuerung durch Nockenwellen und eine Überlagerung durch ein elektrisch angesteuertes System.
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Die Erfindung sieht vor, dass auch mehrere zuvor beschriebene erfindungsgemäße Gruppen von mit Verbindungskanälen verbundenen Zylindern kombiniert werden können, beispielsweise in Form eines Reihenmotors oder V-Motors mit zumindest zwei erfindungsgemäßen Zylinder-Gruppen, und dass dann auch die Zylinder-Gruppen unter einander mit zumindest einem Kanal mit einander verbunden sein können.
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Die Erfindung erlaubt außerdem, dass in einem Übergangsbereich zwischen konventionellem Betrieb und erfindungsgemäßer Nutzung eines Verbindungskanals zur Nachexpansion in zumindest einen zur Nachexpansion genutzten Arbeitsraum Luft und gegebenenfalls Kraftstoff eingelassen und gegebenenfalls gezündet wird.
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Es ist verständlich, dass ein erfindungsgemäßer Motor mit weiteren Systemen für Verbrennungsmotoren nach beliebigem Stand der Technik ausgestattet sein kann, beispielsweise Direkteinspritzung, Aufladung, Turbo Compounding, Anwendung eines abgeleiteten Atkinson- oder Miller-Kreisprozesses, usw.
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Ebenfalls ist verständlich, dass je nach Auslegung und gewünschten Betriebspunkten die Verdichtungsverhältnisse und Aufladung der Zylinder unterschiedlich gewählt und variiert werden können, je nachdem ob sie vorrangig konventionell oder zur Nachexpansion genutzt werden.
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Im Folgenden werden in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigen:
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1 schematisch einen erfindungsgemäßen, auf zwei Ebenen geschnittenen Vierzylinder-Hubkolbenmotor, wobei der Verbindungskanal mit den Auslasskanälen kombiniert ist.
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2 anhand des Motors aus 1 schematisch die Steuerzeiten der Ventile beim herkömmlichen Betrieb des Motors.
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3 anhand des Motors aus 1 schematisch die Steuerzeiten der Ventile, wenn zwei Arbeitsräume zur Nachexpansion genutzt werden.
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4 schematisch einen erfindungsgemäßen Motor mit mehreren kombinierten Verbindungs-Auslasskanälen.
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5 schematisch einen erfindungsgemäßen Motor mit herkömmlichen Auslasskanälen und zusätzlichen Verbindungskanälen zwischen den Zylindern.
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6 schematisch einen erfindungsgemäßen Motor mit zusätzlichen Schiebern in einem Verbindungs-Auslasskanal.
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In allen Figuren werden für gleiche bzw. gleichartige Bauteile übereinstimmende Bezugszeichen verwendet.
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Es ist verständlich, dass die dargestellten Bauteile und Konturen lediglich beispielhaft sind und eine beliebige Kombination und Ausführung von Kanälen und Sperrkörpern möglich ist. Ebenfalls ist verständlich, dass die dargestellten Steuerzeiten nur zur Veranschaulichung dienen und in der Praxis natürlich angepasst werden müssten.
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1 zeigt einen auf zwei Ebenen geschnittenen Vierzylinder-Hubkolbenmotor (M), bei dem Verbindungskanal mit den Auslasskanälen Auslasskanal kombiniert ist.
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Zu sehen sind zunächst herkömmliche Komponenten eines Vierzylinder-Hubkolbenmotors mit vier Ventilen pro Zylinder. Diese sind das (mittig geschnittene) Kurbelwellengehäuse (1), die Kurbelwelle (2) und vier (mittig geschnittene) gleiche Zylinder (Z1–Z4) in einem gemeinsamen Gehäuse (3). Die vier Kolben (K1–K4) treiben über die Pleuel (21–24) die Kurbelwelle (2) an. Dabei laufen der linke Kolben (K1) und der rechte Kolben (K4) parallel, also mit einem Hubzapfen-Versatz ihrer Pleuel (21, 24) von 0° – in der Praxis wären je nach Motorenkonzept auch Abweichungen bis ±30° möglich – auf der Kurbelwelle. Ebenso laufen die beiden mittleren Kolben (K2, K3) parallel, also mit einem Hubzapfen-Versatz ihrer Pleuel (P2, P3) von 0° – in der Praxis wären je nach Motorenkonzept auch Abweichungen bis ±30° möglich – auf der Kurbelwelle.
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Weiterhin dargestellt sind vier Auslasskanal-Paare (KA1–KA4) mit entsprechenden Auslassventil-Paaren (VA1–VA4) am (mittig durch die Auslasskanäle geschnittenen) Zylinderkopf (4). Die Auslasskanäle sind mit einem Verbindungskanal (KV) kombiniert, der an seinem Auslass mit einem als Hubventil (VV) ausgeführten Sperrkörper versehen ist.
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Die Auslassventile (VA1–VA4) geben bei Betätigung zunächst nur den Verbindungskanal (KV) frei. Erst wenn das Verbindungs-Auslassventil (VV) öffnet, wird aus dem Verbindungskanal (KV) ein Auslasskanal.
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Nicht dargestellt sind die Einlasskanal-Paare (KE1–KE4) und Einlassventil-Paare (VE1–VE4) der Zylinder (Z1–Z4).
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Der Pfeil R gibt die Drehrichtung der Kurbelwelle (2) an.
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2 zeigt schematisch über 720° Kurbelwellenumdrehung die Bewegung von Kolben und Kurbelwelle, sowie die Steuerzeiten der Ventile bei herkömmlichen Betrieb des Vierzylinder-Hubkolbenmotors (M) aus 1. Zur leichteren Sichtbarkeit sind geöffnete Ventile mit grauem Schaft und Zündungen mit einem Blitz dargestellt. In den Diagrammen steht die Position 1 für ein geöffnetes und die Position 0 für ein geschlossenes Ventil.
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Die Steuerzeiten der vier Zylinder sind jeweils um 180° versetzt. Die Zündfolge ist 1-3-4-2. Das Ventil VV im Verbindungs-Auslasskanal KV ist dauerhaft geöffnet dargestellt, kann aber auch jeweils kurzzeitig geschlossen werden, sofern dies technisch vorteilhaft ist (beispielsweise zur Kühlung und/oder zum Abstreifen von Rückständen).
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Im Zylinder Z1 erfolgt bei 0° eine Zündung und über die folgenden 180° eine Expansion (Arbeitstakt). Wenn der Kolben K1 bei 180° seinen unteren Totpunkt erreicht hat, öffnen die Auslassventile VA1, sodass bis 360° verbrannte Gase durch die Auslasskanäle KA1 bzw. den Verbindungs-Auslasskanal KV ausgestoßen werden können. Bei 360° schließen VA1. Zwischen 360° und 540° sind die Einlassventile VE1 geöffnet, um (im Falle einer Saugrohreinspritzung mit Kraftstoff angereicherte) Frischgase in den Zylinder Z1 strömen zu lassen. Bei 540° schließen die Einlassventile V1E wieder, sodass die angesaugten Gase bis 720° bzw. 0° komprimiert, im Falle einer Direkteinspritzung mit Kraftstoff angereichert und gezündet werden können.
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In den weiteren Zylindern (Z2–Z4) laufen die gleichen Viertakt-Prozesse der Zündfolge entsprechend versetzt ab. Im Zylinder Z3 erfolgt die Zündung bei 180°, im Zylinder Z4 bei 360° und im Zylinder Z2 bei 540°.
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3 zeigt schematisch über 720° Kurbelwellenumdrehung die Bewegung von Kolben und Kurbelwelle, sowie die Steuerzeiten der Ventile bei erfindungsgemäßem Betrieb mit Nachexpansion des Vierzylinder-Hubkolbenmotors (M) aus 1.
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In den Arbeitsräumen der Zylinder Z1 und Z4 erfolgen weiterhin herkömmliche Viertakt-Prozesse. Die Arbeitsräume der Zylinder Z2 und Z3 fungieren gemeinsam als Expander. Die Einlassventile VE2 und VE3 der Zylinder Z2 und Z3 bleiben entsprechend geschlossen, und die Auslassventile der Zylinder VA2 und VA3 der Zylinder Z2 und Z3 bleiben geöffnet. Die Ventile VE2 und VE3 bzw. VA2 und VA3 können aber auch jeweils kurzzeitig bewegt werden, sofern dies technisch vorteilhaft ist (beispielsweise zur Kühlung, zum Abstreifen von Rückständen und/oder um eine Kollision mit den Kolben zu vermeiden).
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Im Zylinder Z1 erfolgt bei 0° eine Zündung. Über die folgenden 180° Kurbelwellenumdrehung dehnen sich die entzündeten Gase im Zylinder Z1 aus und verrichten so über den Kolben K1 und das Pleuel P1 Arbeit an der Kurbelwelle.
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Nach 180° erreicht der Kolben K1 seinen unteren Totpunkt, und die Auslassventile VA1 öffnen, während das Verbindungs-Auslassventil VV geschlossen wird. Die Gase können entsprechend nicht aus dem Verbindungskanal KV entweichen und werden an den offenen Ventilen VA2 und VA3 vorbei in die Zylinder Z2 und Z3, deren Kolben K2 und K3 gleichzeitig ihren oberen Totpunkt erreichen, eingeleitet. Durch das Füllen des Verbindungskanals KV ergibt sich zunächst ein Druckverlust und entsprechend ein Wirkungsgradverlust, der vom Volumen des Kanals abhängt. Entsprechend sollte das Volumen der Verbindungskanäle möglichst gering ausfallen und dennoch natürlich eine ausreichende Strömung ermöglichen.
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Über die folgenden 180° Kurbelwellenumdrehung verrichtet die Kurbelwelle über das Pleuel P1 und den Kolben K1 Arbeit am expandierenden, auszustoßenden Gas, während das Gas über die Kolben K2 und K3 und die Pleuel P2 und P3 Arbeit an der Kurbelwelle verrichtet. Da der Hubraum des Zylinders Z1 jedoch geringer ist als der gemeinsame Hubraum der beiden Zylinder Z2 und Z3 (in diesem Fall halb so groß), erfolgt insgesamt eine Vergrößerung des Expansionsvolumens (in diesem Fall ohne Berücksichtigung des Verbindungskanals KV eine Verdoppelung), und das expandierende Gas verrichtet insgesamt über die Kolben K2 und K3 und Pleuel P2 und P3 mehr Arbeit an der Kurbelwelle als die Kurbelwelle über das Pleuel P1 und den Kolben K1 Arbeit am Gas verrichtet.
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Wenn der Kolben K1 bei 360° seinen oberen Totpunkt erreicht, schließen die Auslassventile VA1, und die Einlassventile VE1 öffnen. Gleichzeitig erreichen die Kolben K2 und K3 ihren unteren Totpunkt, und das Ventil VV öffnet. Außerdem erfolgt im Zylinder Z4, in dem 360° versetzt zum Zylinder Z1 ein herkömmlicher Viertakt-Prozess abläuft, eine Zündung der zuvor komprimierten und im Falle einer Direkteinspritzung mit Kraftstoff angereicherten Gase.
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Über die folgenden 180° Kurbelwellenumdrehung dehnen sich die entzündeten Gase im Zylinder Z4 aus und verrichten so über den Kolben K1 und das Pleuel P1 Arbeit an der Kurbelwelle. Gleichzeitig werden im Zylinder Z1 (im Falle einer Saugrohreinspritzung mit Kraftstoff angereicherte) Frischgase angesaugt und in den Zylindern Z2 und Z3 die nachexpandierten Gase ausgestoßen.
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Bei 540° erreicht der Kolben K4 seinen unteren Totpunkt, und die Auslassventile VA4 öffnen, während das Verbindungs-Auslassventil VV geschlossen wird. Die Gase können entsprechend nicht aus dem Verbindungskanal KV entweichen und werden an den offenen Ventilen VA2 und VA3 vorbei in die Zylinder Z2 und Z3, deren Kolben K2 und K3 gleichzeitig ihren oberen Totpunkt erreichen, eingeleitet. Außerdem schließen am Zylinder Z1 die Einlassventile VE1, um im Folgenden die angesaugten Gase zu komprimieren.
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Über die folgenden 180° Kurbelwellenumdrehung verrichtet die Kurbelwelle nun über das Pleuel P4 und den Kolben K4 Arbeit am expandierenden, auszustoßenden Gas, während das Gas über die Kolben K2 und K3 und die Pleuel P2 und P3 Arbeit an der Kurbelwelle verrichtet. Da der Hubraum des Zylinders Z4 jedoch geringer ist als der gemeinsame Hubraum der beiden Zylinder Z2 und Z3, erfolgt insgesamt eine Vergrößerung des Expansionsvolumens, und das expandierende Gas verrichtet insgesamt über die Kolben K2 und K3 und Pleuel P2 und P3 mehr Arbeit an der Kurbelwelle als die Kurbelwelle über das Pleuel P4 und den Kolben K4 Arbeit am Gas verrichtet.
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Bei 720° bzw. 0° erreicht der Kolben K1 wieder seinen oberen Totpunkt, und die zuvor komprimierten und im Falle einer Direkteinspritzung mit Kraftstoff angereicherten Gase werden entzündet. Gleichzeitig erreichen die Kolben K2 und K3 ihren unteren Totpunkt und stoßen im Folgenden am öffnenden Ventil VV vorbei die nachexpandierten Gase aus, während im Zylinder Z4 die Auslassventile VA4 schließen und die Einlassventile VE4 öffnen, um erneut (im Falle einer Saugrohreinspritzung mit Kraftstoff angereicherte) Frischgase anzusaugen.
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4 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Motor (M2) mit mehreren kombinierten Verbindungs-Auslasskanälen.
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Die meisten Komponenten (mittig geschnittenes Kurbelwellengehäuse (1), Kurbelwelle (2) mittig geschnittene Zylinder (Z1–Z4) in einem gemeinsamen Gehäuse (3), Kolben (K1–K4), Pleuel (P1–P4)) sind analog zu 1–3.
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Am (mittig durch die Auslasskanäle geschnittenen) Zylinderkopf (4) sind pro Zylinder zwei voneinander unabhängige Ventile und insgesamt fünf Auslasskanäle vorgesehen, von denen drei als kombinierte Verbindungs-Auslasskanäle mit jeweils einen zusätzlichen Ventil versehen sind.
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Im herkömmlichen Betrieb analog 2 sind die Verbindungs-Auslassventile (VVb, VVc, VVd) wie das Ventil VV in 2 dauerhaft geöffnet, können aber auch jeweils kurzzeitig geschlossen werden, sofern dies technisch vorteilhaft ist (beispielsweise zur Kühlung und/oder zum Abstreifen von Rückständen). Die Auslassventile V1a, V1b, V2b, V2c, V3c, V3d, V4d und V4e öffnen jeweils paarweise, um ein Ausstoßen aus den Zylindern Z1–Z4 zu erlauben.
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Im Betrieb mit den Zylindern Z2 und Z3 als Expander zur Vergrößerung des Expansionsvolumens von Z1 und Z4 analog 3 können bei geschlossenen Ventilen V1a, VVb, VVc und V3d, sowie geöffneten Ventilen V1b, V2b, V2c und V3c Gase zur Nachexpansion aus dem Zylinder Z1 in die Zylinder Z2 und Z3 geleitet werden. Ebenso können – wie hier mit einer Kurbelwellen-Position von 660° dargestellt – bei geschlossenen Ventilen V4e, VVd, VVc und V2b, sowie geöffneten Ventilen V4d, V3d, V3c und V2c Gase zur Nachexpansion aus dem Zylinder Z4 in die Zylinder Z2 und Z3 geleitet werden.
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Nachteilig gegenüber dem in 1 dargestellten Motor ist die höhere Komplexität der Kanäle, Ventile und Ventilsteuerung. Vorteilhaft ist dagegen, dass das Volumen der Verbindungs-Auslasskanäle geringer ausfallen kann und im herkömmlichen Betrieb größere Auslassquerschnitte einfacher realisiert werden können.
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5 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Motor (M3) mit herkömmlichen Auslasskanälen und zusätzlichen Verbindungskanälen zwischen den Zylindern. Die meisten Komponenten (mittig geschnittenes Kurbelwellengehäuse (1), Kurbelwelle (2) mittig geschnittene Zylinder (Z1–Z4) in einem gemeinsamen Gehäuse (3), Kolben (K1–K4), Pleuel (P1–P4), Auslasskanäle (KA1–KA4), Auslassventil-Paare (VA1–VA4)) sind analog zu 1–3.
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Zwischen den Zylindern Z1–Z4 sind anders als zuvor jeweils Verbindungskanäle (KV12, KV23, KV34) vorgesehen. Als Sperrkörper in den Kanälen dienen in diesem Fall Flachschieber (VV12, VV23, VV34).
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Im herkömmlichen Betrieb analog 2 sind die Verbindungskanäle (KV12, KV23, KV34) geschlossen, können aber auch jeweils kurzzeitig geöffnet werden, sofern dies technisch vorteilhaft ist (beispielsweise zur Kühlung und/oder zum Abstreifen von Rückständen).
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Im Betrieb mit den Zylindern Z2 und Z3 als Expander zur Vergrößerung des Expansionsvolumens von Z1 und Z4 analog 3 können durch Öffnen der Schieber VV12 und VV23 Gase zur Nachexpansion aus dem Zylinder Z1 in die Zylinder Z2 und Z3 geleitet werden. Ebenso können – wie hier mit einer Kurbelwellen-Position von 660° dargestellt – durch Öffnen der Schieber VV34 und VV23 Gase zur Nachexpansion aus dem Zylinder Z4 in die Zylinder Z2 und Z3 geleitet werden.
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Nachteilig gegenüber dem in 1 dargestellten Motor ist die höhere Komplexität, sowie mögliche Kompressionsverluste und Schmierungsprobleme im Bereich der Verbindungskanäle. Vorteilhaft ist dagegen, dass das Volumen der Verbindungs-Auslasskanäle geringer ausfallen kann, im herkömmlichen Betrieb größere Auslassquerschnitte einfacher realisiert werden können und die thermische Belastung der Auslassventile in den Zylindern Z2 und Z3 geringer sein kann, da diese anders als in 1 regelmäßig geschlossen werden können.
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6 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Motor (M4) analog zu 1.
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Der Verbindungs-Auslasskanal KV ist mit zusätzlichen Schiebern (VS1, VS4) ausgestattet. Diese sind im herkömmlichen Betrieb analog 2 geöffnet, können aber auch jeweils kurzzeitig geschlossen werden, sofern dies technisch vorteilhaft ist (beispielsweise zur Kühlung und/oder zum Abstreifen von Rückständen).
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Im Betrieb mit den Zylindern Z2 und Z3 als Expander zur Vergrößerung des Expansionsvolumens von Z1 und Z4 analog 3 kann gegenüber 1 das Volumen des Verbindungs-Auslasskanals VV verringert werden, um so den Kompressionsverlust durch das Füllen des Kanals zu verringern und einen besseren Wirkungsgrad zu erreichen.
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Wie bereits erwähnt ist verständlich, dass die dargestellten Steuerzeiten nur zur Veranschaulichung dienen und in der Praxis dem Stand der Technik entsprechend angepasst werden müssten.
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Auch kann bei entsprechender Steuerung der Sperrkörper eines erfindungsgemäßen Motors (M, M2, M3, M4) einer der beiden Zylinder Z1 und Z4 bei niedrigem Leistungsbedarf abgeschaltet werden, oder die Zylinder Z1 und Z4 können wechselweise abgeschaltet werden.
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Darüber hinaus können bei entsprechender Steuerung der Sperrkörper zum Wechsel zwischen den verschiedenen Betriebszuständen Leertakte ohne Kanalöffnung gefahren werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 60225451 T2 [0002]
- DE 60116942 T2 [0002]
