DE102016123309A1

DE102016123309A1 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102016123309A1
Application number: DE102016123309.9A
Authority: DE
Inventors: Uwe Moser
Original assignee: FEV GmbH
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2016-12-02
Publication date: 2017-03-09
Also published as: DE112017006105A5; WO2018099514A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor. Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor umfasst eine Kurbelwelle (2), einen ersten Zylinder (3) und einen zweiten Zylinder (4), einen im ersten Zylinder (3) laufenden ersten Kolben (6) und ein mit dem ersten Kolben verbundenes erstes Pleuel (6), einen im zweiten Zylinder (4) laufenden zweiten Kolben (7) und ein mit dem zweiten Kolben (7) verbundenes zweites Pleuel (8), wobei der erste Zylinder (3) als Verdichterzylinder zum Verdichten von Luft ausgebildet ist und der zweite Zylinder (4) als Verbrennungszylinder zum Verbrennen eines Kraftstoffs ausgebildet ist, der erste Zylinder (3) mit dem zweiten Zylinder (4) zum Zuführen von verdichteter Luft mit dem zweiten Zylinder (4) über einer Luftzuführung (10) verbunden ist, und das erste Pleuel (6) und das zweite Pleuel (7) mit der Kurbelwelle (2) verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor.
Die WO2010/081491 offenbart einen Verbrennungsmotor, der als Einzylinder-Dieselmotor mit Direkteinspritzung ausgebildet ist. Es kann ein Verdichter für die Verdichtung von Ladeluft vorgesehen sein.
Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor umfasst eine Kurbelwelle, einen ersten Zylinder und einen zweiten Zylinder, ein mit dem ersten Kolben verbundenes erstes Pleuel, einen im zweiten Zylinder laufenden zweiten Kolben und ein mit dem zweiten Kolben verbundenes zweites Pleuel. Der erste Zylinder ist als Verdichterzylinder zum Verdichten von Luft ausgebildet und der zweite Zylinder ist als Verbrennungszylinder zum Verbrennen eines Kraftstoffs ausgebildet. Der erste Zylinder ist mit dem zweiten Zylinder zum Zuführen von verdichteter Luft über eine Luftzuführung mit dem zweiten Zylinder verbunden. Das erste Pleuel und das zweite Pleuel sind mit der Kurbelwelle verbunden.
Dadurch, dass die Luft dem zweiten Zylinder verdichtet zugeführt werden kann, ist es möglich, im Vergleich zu einem Verbrennungsmotor ohne Verdichter eine Verbesserung im Abgasemissionsverhalten und/oder in der spezifischen Leistung zu erreichen. Ein solcher Motor ermöglicht damit beispielsweise, bei gleicher Leistung den Hubraum zu verkleinern. Dadurch, dass der Verdichter als Verdichterzylinder ausgebildet ist und dass das dem Verdichterzylinder zugeordnete erste Pleuel mit derselben Kurbelwelle verbunden ist, mit der das dem Verbrennungszylinder zugeordnete zweite Pleuel verbunden ist, ist eine kostengünstige Konstruktion eines solchen Motors möglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind der erste Zylinder und der zweite Zylinder relativ zueinander um einen Winkel in einem Bereich von 60° bis 120° versetzt. Durch eine solche Versetzung, insbesondere in der Form eines V-Motors, kann eine Reduzierung oder ein Wegfall von Elementen für den Massenausgleich, beispielsweise einer Ausgleichswelle, erreicht werden. Mögliche Vorteile sind geringerer Kraftstoffverbrauch und geringere Kosten. Hierbei ist bevorzugt, dass die Kurbelwelle einen Hubzapfen aufweist, und dass das erste Pleuel und das zweite Pleuel mit dem Hubzapfen verbunden sind.
Besonders bevorzugt weist der Verbrennungsmotor genau einen Verbrennungszylinder auf und ist als Dieselmotor ausgebildet.
Ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor eignet sich insbesondere als Motor für Dreiräder oder Kleinstlastwagen. Auch andere Anwendungen, beispielsweise als Motor für Zweiräder, sind möglich.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figur näher erläutert.
Die Figur zeigt schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors 1.
Der Verbrennungsmotor 1 umfasst eine Kurbelwelle 2, einen ersten Zylinder 3 und einen zweiten Zylinder 4, einen im ersten Zylinder laufenden ersten Kolben 5 und ein mit dem ersten Kolben verbundenes erstes Pleuel 6, einen im zweiten Zylinder laufenden zweiten Kolben 7 und ein mit dem zweiten Kolben verbundenes zweites Pleuel 8. Der erste Zylinder 3 ist als Verdichterzylinder zum Verdichten von Luft ausgebildet. Der zweite Zylinder 4 ist als Verbrennungszylinder zum Verbrennen eines Kraftstoffs ausgebildet. Der erste Zylinder 3 ist mit dem zweiten Zylinder 4 zum Zuführen von verdichteter Luft verbunden, hier mittels einer Luftzuführung 10, die als Rohr ausgebildet ist. Das erste Pleuel 6 und das zweite Pleuel 8 sind mit der Kurbelwelle 2 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Kurbelwelle 2 einen Hubzapfen 9, mit dem sowohl das erste Pleuel 6 als auch das zweite Pleuel 8 verbunden sind.
Der Verbrennungsmotor 1 ist als Dieselmotor ausgebildet. Der zweite Zylinder 4 umfasst einen Einlass mit einem oder mehreren Einlassventil(en) 11 zum Einlassen von Luft und einen Auslass oder mehreren Auslässen mit einem Auslassventil 12 zum Auslassen von Abgas. Des Weiteren ist eine Einspritzdüse 13 zum Einspritzen von Kraftstoff, beispielsweise Diesel, vorgesehen. Der Einlass ist mit der Luftzuführung 10 verbunden. Der Auslass ist mit einer Abgasanlage 14 verbunden. Die Abgasanlage 14 umfasst in diesem Falle einen Partikelfilter oder einen Schalldämpfer oder beides 15, je nach Emissionsvorschrift. Des Weiteren sind in diesem Ausführungsbeispiel genau ein Verbrennungszylinder 4 und ein Verdichterzylinder 3 vorgesehen.
Der erste Zylinder 3 umfasst einen Einlass zum Einlassen von Luft mit einem Ventil 16, hier einem Membranventil, und einen Auslass zum Auslassen von verdichteter Luft mit einen Ventil 17, hier ebenfalls einem Membranventil. Der Einlass ist mit einem Luftansaugsystem 18 verbunden. Der Auslass ist mit der Luftzuführung 10 verbunden. Die Ventile sind Einwegventile, die Luft in Richtung des zweiten Zylinders 4 passieren lassen, und einen Rückfluss in Richtung Ansaugsystem 18 verhindern. Dadurch, dass Einwegventile vorgesehen sind, kann vorteilhafterweise eine aufwendige Ventilansteuerung entfallen. Alternativ sind auch Ventile mit einer Ventilansteuerung einsetzbar.
Der erste Zylinder 3 und der zweite Zylinder 4 sind relativ zueinander um einen Winkel Wi in einem Bereich von 60° bis 120° versetzt. In diesem Falle beträgt Wi = 90°. Dies ist besonders vorteilhaft, da Massenausgleichselemente reduziert werden oder ganz entfallen können. Entsprechend umfasst der Verbrennungsmotor 1 keine Massenausgleichselemente.
Mittels der konstruktiven Ausgestaltung des Verdichterzylinders/Pleuels/Kolbens wie beispielsweise Kolbenhub oder Zylinderbohrung lässt sich der Aufladegrad verändern und damit unterschiedlichen Situationen anpassen. Über die Wahl des relativen Winkels Wi zwischen dem ersten Zylinder 3 und zweiten Zylinder 4 lässt sich der Phasenversatz zwischen den beiden Zylindern einstellen und optimieren. Die Luftzuführung 10 zwischen dem ersten Zylinder 3 und dem zweiten Zylinder 4 kann im Volumen so gewählt werden, dass ein gewünschter Überdruck vor einem Einlassventil 11 des zweiten Zylinders 4 vorhanden ist. Je nach Drehrichtung kann der erste Zylinder 3 vor oder nach dem zweiten Zylinder 4 angeordnet sein. Der erste Zylinder 3 kann sowohl als stehender oder alternativ als liegender Zylinder ausgebildet sind.
Eine Kühlung der verdichteten Luft lässt sich kostengünstig mittels Kühlrippen (nicht gezeigt) erreichen, die vorteilhafterweise an der Luftzuführung 10 angebracht sind. Des Weiteren kann auch am ersten Zylinder 3 ein Kühlsystem (nicht gezeigt) vorgesehen sein. Bevorzugt sind aus Kostengründen Kühlrippen.
Der zweite Zylinder 4 weist hier einen Hubraum im Bereich von 250 Kubikzentimeter bis 600 Kubikzentimeter auf. Das Verhältnis des Hubraums des ersten Zylinders 3 zum Hubraum des zweiten Zylinders 4 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 70% bis 150%. Ein höheres Verhältnis ist vorteilhaft, wenn eine höhere Leistung gewünscht ist.
Der Verbrennungsmotor 1 ist besonders vorteilhaft einsetzbar als Motor für ein Dreirad oder für einen Kleinstlastwagen.
Der Verbrennungszylinder kann sowohl der liegende als auch der stehende Zylinder sein, Dies hängt von der Einbausituation und der Drehrichtung des Motors ab.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2010/081491 [0002]

Claims

Verbrennungsmotor, umfassend eine Kurbelwelle (2), einen ersten Zylinder (3) und einen zweiten Zylinder (4), einen im ersten Zylinder (3) laufenden ersten Kolben (6) und ein mit dem ersten Kolben verbundenes erstes Pleuel (6), einen im zweiten Zylinder (4) laufenden zweiten Kolben (7) und ein mit dem zweiten Kolben (7) verbundenes zweites Pleuel (8), wobei der erste Zylinder (3) als Verdichterzylinder zum Verdichten von Luft ausgebildet ist und der zweite Zylinder (4) als Verbrennungszylinder zum Verbrennen eines Kraftstoffs ausgebildet ist, der erste Zylinder (3) mit dem zweiten Zylinder (4) zum Zuführen von verdichteter Luft mit dem zweiten Zylinder (4) über einer Luftzuführung (10) verbunden ist, und das erste Pleuel (6) und das zweite Pleuel (7) mit der Kurbelwelle (2) verbunden sind.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei der erste Zylinder (3) und der zweite Zylinder (4) relativ zueinander um einen Winkel (Wi) in einem Bereich von 60° bis 120° versetzt sind.
Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kurbelwelle (2) einen Hubzapfen (9) aufweist, und das erste Pleuel (6) und das zweite Pleuel (8) mit dem Hubzapfen verbunden sind.
Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Zylinder (4) einen Hubraum im Bereich von 250 Kubikzentimeter bis 600 Kubikzentimeter aufweist.
Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verhältnis des Hubraums des ersten Zylinders (3) zum Hubraum des zweiten Zylinders (4) in einem Bereich von 70% bis 150% liegt.
Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbrennungsmotor (1) ein Dieselmotor ist.
Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein einzelner Verbrennungszylinder (4) vorgesehen.