DE102019127495A1 - Reciprocating internal combustion engine with variable two-stroke / multi-stroke switching - Google Patents

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Abstract

Es wird eine elektronisch gesteuerte Hubkolbenbrennkraftmaschine angegeben, die im Zweitaktverfahren oder Mehrtaktverfahren arbeiten kann. Die Hubkolbenbrennkraftmaschine wird ohne mechanischen Ventiltrieb realisiert und ist daher besonders kompakt und einfach aufgebaut, kostengünstig herzustellen und leicht. Zudem läuft sie insbesondere im Hinblick auf den fehlenden Ventiltrieb besonders reibungsarm. Gleichzeitig kann durch die variable Umschaltung zwischen Zweitakt- und Mehrtaktbetrieb, die beispielsweise abhängig von einer Leistungsanforderung ist, eine Verbrauchs- und Emissionsminimierung bei gleichzeitig höchster maximaler Leistung im Vergleich zu herkömmlichen Hubkolbenbrennkraftmaschinen ähnlicher Größe erreicht werden.An electronically controlled reciprocating internal combustion engine is specified, which can work in the two-stroke process or multi-stroke process. The reciprocating internal combustion engine is implemented without a mechanical valve drive and is therefore particularly compact and simple in construction, inexpensive to manufacture and light. In addition, it runs with particularly low friction, particularly with regard to the lack of a valve train. At the same time, the variable switchover between two-stroke and multi-stroke operation, which is, for example, dependent on a performance requirement, minimizes consumption and emissions while at the same time achieving the highest maximum performance compared to conventional reciprocating internal combustion engines of similar size.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, die so ausgebildet ist, dass bedarfsgesteuert elektronisch während des Betriebs eine Umschaltung zwischen einem Zweitakt-Betrieb und einem Mehrtakt-Betrieb erfolgen kann.The present disclosure relates to a reciprocating internal combustion engine which is designed in such a way that a switchover between a two-stroke operation and a multi-stroke operation can take place electronically in a demand-controlled manner.

Bei herkömmlichen Zweitakt-Hubkolbenbrennkraftmaschinen erfolgt je 360 Grad Kurbeldrehung ein Arbeitstakt durch Zündung und Verbrennung eines Luft-Kraftstoffgemisches. Ein Ladungswechsel findet normalerweise bei im unteren Totpunkt befindlichem Kolben statt. Bei Viertakt-Hubkolbenbrennkraftmaschine hingegen findet ein Arbeitstakt mit Verbrennung nur alle 720 Grad Kurbeldrehung statt. Nach dem Arbeitstakt folgt der Ausstoßtakt, anschließend der Ansaugtakt und der Verdichtungstakt.In conventional two-stroke reciprocating internal combustion engines, one work cycle takes place for every 360 degrees of crank rotation through the ignition and combustion of an air-fuel mixture. A gas exchange normally takes place with the piston at bottom dead center. In the case of four-stroke reciprocating internal combustion engines, on the other hand, a working stroke with combustion only takes place every 720 degrees of crank rotation. After the work cycle, the exhaust cycle follows, followed by the intake cycle and the compression cycle.

DE 299 182 A1 offenbart eine Viertakt-Hubkolbenbrennkraftmaschine, die so ausgebildet ist, dass sie auch im Zweittaktverfahren betreibbar ist. Zur Realisierung der Umschaltbarkeit weist die Hubkolbenbrennkraftmaschine neben einer für Zweitakt-Motoren üblichen Auslassöffnung in der Zylinderwand, die den Brennraum bei in unterem Totpunkt befindlichen Kolben mit dem Abgastrakt verbindet und dadurch ein Ausströmen von Abgas aus dem Brennraum ermöglicht, im oberen Bereich des Zylinders zwei gesteuerte Ventile auf. Diese werden im Zweitaktbetrieb als zusätzliche Spülventile benutzt. Im Viertaktbetrieb dient, wie üblich, eines als Einlass- und das andere als Auslassventil. Beide Ventile werden durch eine Nockenwelle betätigt. Die Umschaltung erfolgt durch Ansteuerung der Nockenwelle mit unterschiedlichen Drehzahlen. DE 299 182 A1 discloses a four-stroke reciprocating internal combustion engine which is designed such that it can also be operated in the two-stroke process. In order to achieve switchability, the reciprocating internal combustion engine has two controlled exhaust ports in the cylinder wall in addition to an exhaust port in the cylinder wall that is customary for two-stroke engines and which connects the combustion chamber to the exhaust gas tract when the piston is at bottom dead center and thus enables exhaust gas to flow out of the combustion chamber Valves open. These are used as additional flushing valves in two-stroke operation. In four-stroke operation, as usual, one is used as an inlet valve and the other as an exhaust valve. Both valves are operated by a camshaft. Switching takes place by activating the camshaft at different speeds.

Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es eine verbesserte Hubkolbenbrennkraftmaschine anzugeben.The object of the present disclosure is to specify an improved reciprocating internal combustion engine.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1. Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved with a reciprocating internal combustion engine according to claim 1. Further developments are given in the dependent claims.

Ein großer Vorteil der Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung liegt beispielsweise darin, dass einerseits, bei hohem Leistungsbedarf und ggfs. niedriger Drehzahl, im Gegensatz zu einer Viertakt-Hubkolbenbrennkraftmaschine, bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle unter Verbrennung von Kraftstoff (gasförmig oder flüssig) Leistung erzeugt werden kann. In diesem Zustand entstehen durch die geringe Drehzahl auch nur geringe Reibungsverluste. Umgekehrt können bei hoher Drehzahl oder niedrigem Leistungsbedarf einzelne oder mehrere Umdrehungen ohne Verbrennung ablaufen, um die Füllung zu erhöhen und den Verbrauch zu verringern. Durch die Verbrennung bei jeder Umdrehung kann die Drehzahl bei gleicher Leistung im Vergleich zu herkömmlichen Viertakt-Hubkolbenbrennkraftmaschinen deutlich reduziert, bevorzugt halbiert sein, wodurch geringere Reibungsverluste vorhanden sind. Durch die geringeren Drehzahlen können bevorzugt kleinere Getriebe ggfs. mit weniger Gangstufen etc. verwendet werden.A great advantage of the reciprocating internal combustion engine according to the present disclosure is, for example, that on the one hand, with high power demand and possibly low speed, in contrast to a four-stroke reciprocating internal combustion engine, power is generated with combustion of fuel (gaseous or liquid) with each revolution of the crankshaft can. In this state, the low speed also results in only minor frictional losses. Conversely, if the engine speed is high or the power requirement is low, single or multiple revolutions can take place without combustion in order to increase the charge and reduce consumption. As a result of the combustion at each revolution, the speed can be significantly reduced, preferably halved, with the same power compared to conventional four-stroke reciprocating internal combustion engines, which means that there are lower friction losses. Because of the lower speeds, smaller gears, if necessary with fewer gear steps, etc., can preferably be used.

Die Umschaltung kann nach Bedarf bevorzugt in Echtzeit, also unmittelbar erfolgen. Die Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung hat bevorzugt den Aufbau einer schlitzgesteuerten herkömmlichen Zweitakt-Hubkolbenbrennkraftmaschine. Sie weist bevorzugt keinen Nocken- und/oder Ventiltrieb auf bzw. arbeitet nocken- und/oder ventiltriebfrei. Sie arbeitet daher reibungsarm und ist kostengünstig herzustellen und einfach zu warten. Zudem ist die Baugröße besonders kompakt und die Maschine leicht.The switchover can, if required, preferably take place in real time, ie immediately. The reciprocating internal combustion engine according to the present disclosure preferably has the structure of a slot-controlled conventional two-stroke reciprocating internal combustion engine. It preferably has no cam and / or valve drive or works without cam and / or valve drive. It therefore works with little friction and is inexpensive to manufacture and easy to maintain. In addition, the size is particularly compact and the machine is light.

Die Wahl des jeweiligen Taktverfahrens ermöglicht eine variable Anpassung des Betriebs der Brennkraftmaschine an die jeweilige Anforderung bei gleichzeitig einfachstem Aufbau der Maschine. Die Leistungsabgabe lässt sich schnell, bevorzugt in Echtzeit, an die Anforderung anpassen und fein Steuern. Die Steuerung der Taktverfahren (die Auswahl, welches Taktverfahren das geeignete ist) erfolgt bevorzugt über die Leistung- und Drehmomentanforderungen oder beispielsweise Emissionsanforderungen. Die Auswahl kann zur Realisierung einer Motorstopp oder Segelfunktion erfolgen. Beispielsweise wird beim Beschleunigen bevorzugt auf Zweitaktverfahren geschaltet und nach Erreichen der gewünschten Geschwindigkeit auf Vier- oder Sechstakt umgeschaltet.The choice of the respective cycle method enables a variable adaptation of the operation of the internal combustion engine to the respective requirement with the simplest construction of the machine at the same time. The power output can be adapted quickly, preferably in real time, to the requirements and finely controlled. The control of the cycle method (the selection of which cycle method is the most suitable) is preferably carried out via the power and torque requirements or, for example, emission requirements. The selection can be made to implement an engine stop or sailing function. For example, when accelerating, preference is given to switching to the two-stroke process and, after reaching the desired speed, switching to four or six-stroke.

Je nach Auslegung kann ein Standgasbetrieb mit sehr geringer Drehzahl (beispielsweise im 6-oder 8-Takt-Betrieb) zusätzlich oder alternativ zu einer Start-Stopp-Automatik vorgesehen sein. Hierdurch können die Anforderungen an Anlasser und Batterie verringert und kann ein Heizungs- bzw. Klimabetrieb aufrechterhalten werden. Weiter können die bei Start-Stopp-Automatik erhöhten Emissionen durch Abkühlung in der Stopphase verhindert werden.Depending on the design, idle operation at a very low speed (for example in 6 or 8-stroke operation) can be provided in addition to or as an alternative to an automatic start-stop system. As a result, the requirements for the starter and battery can be reduced and heating or air conditioning can be maintained. In addition, the increased emissions with the automatic start-stop system can be prevented by cooling down during the stop phase.

Die Umschaltung zwischen Betriebsverfahren (Zwei-Mehrtakt) kann für jeden einzelnen Zylinder separat oder für Gruppen oder alle gemeinsam erfolgen und mit herkömmlichen Techniken (Steuerzeitverstellung, variable Verdichtung etc.) kombiniert werden.Switching between operating methods (two-stroke cycle) can take place separately for each individual cylinder or for groups or all together and can be combined with conventional techniques (timing adjustment, variable compression, etc.).

Bevorzugt können zwei oder mehrere beispielsweise über eine Kupplung koppelbare Ein- und/oder Mehrzylinder-Motoren vorgesehen werden. Zur Beschleunigung arbeiten beispielsweise alle oder Gruppen davon im Zweitakt-Betrieb. Bei Reisegeschwindigkeit schalten beide oder einer der Motoren in den Mehrtaktbetrieb oder wird sogar ein Motor ganz abgeschaltet und arbeitet der andere Motor im Zwei- oder Mehrtaktbetrieb. Als weitere Alternative können einzelne Zylinder jedes Motors abgeschaltet werden.Two or more single and / or multi-cylinder engines, which can be coupled, for example, via a clutch, can preferably be provided. To Acceleration, for example, all or groups of them work in two-stroke operation. At cruising speed, both or one of the motors switch to multi-stroke operation or even one motor is switched off completely and the other motor works in two-stroke or multi-stroke operation. As a further alternative, individual cylinders of each engine can be switched off.

Die Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß vorliegender Offenbarung ist damit im Vergleich zu bekannten Viertakt-Hubkolbenbrennkraftmaschinen bei gleicher Leistung bevorzugt kleiner, leichter, sicherer (beim Doppelkurbeltrieb kein Öl), und verbrauchsärmer und weist bevorzugt eine geringere Komplexität auf. Die Umschaltbarkeit der Taktverfahren ermöglicht eine schnelle Anpassung an die jeweilige Anforderung. Durch die fehlende Zylinderkopfsteuerung und Absenkung der Motordrehzahl kann die motorische Reibung deutlich verringert werden.The reciprocating piston internal combustion engine according to the present disclosure is therefore preferably smaller, lighter, safer (no oil in the double crank drive), and more economical and preferably has a lower complexity compared to known four-stroke reciprocating internal combustion engines with the same power. The switchability of the cycle processes enables a quick adaptation to the respective requirement. The lack of cylinder head control and lowering the engine speed can significantly reduce engine friction.

Die Hubkolbenbrennkraftmaschine ist eine Ein- oder Mehrzylinder-Hubkolbenbrennkraftmaschine. Ein Motorblock bevorzugt mit Zylinderkopf bildet innerhalb seiner Wände ein oder mehrere Zylinder (zylinderförmige Hohlkörper) aus, in denen ein Kolben hin und her bewegbar ist. Bevorzugt wird je Zylinder ein Brennraum jeweils zwischen Kolben, Zylinderwand und Zylinderkopf (Deckel des Zylinders) ausgebildet. Der Kolben wird bevorzugt über eine Kolbenstange mit einer Kurbelwelle direkt oder über Pleuel etc. derart verbunden, dass eine Längsbewegung des Kolbens zu einer Rotation der Kurbelwelle führt. Der Kolben ist dadurch so zwangsgeführt, dass er sich mit der Kurbelwellendrehung zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt hin und her bewegt. Ausgehend von seinem oberen Totpunkt (hier definiert als 0 Grad Kurbeldrehung) bewegt er sich bei einer 360 Grad Kurbeldrehung von seinem oberen Totpunkt zu seinem unteren Totpunkt und wieder zurück.The reciprocating internal combustion engine is a single or multi-cylinder reciprocating internal combustion engine. An engine block, preferably with a cylinder head, forms one or more cylinders (cylindrical hollow bodies) within its walls, in which a piston can be moved back and forth. For each cylinder, a combustion chamber is preferably formed between the piston, cylinder wall and cylinder head (cover of the cylinder). The piston is preferably connected to a crankshaft directly via a piston rod or via connecting rods, etc. in such a way that a longitudinal movement of the piston leads to a rotation of the crankshaft. As a result, the piston is forcibly guided in such a way that it moves back and forth between an upper dead center and a lower dead center as the crankshaft rotates. Starting from its top dead center (here defined as 0 degrees of crank rotation) it moves from its top dead center to its bottom dead center and back again with a 360 degree crank rotation.

In den seitlichen Zylinderwänden (bevorzugt hauptsächlich vom Motorblock ausgebildet) sind bevorzugt, wie bei herkömmlichen einfachen Zweitakt-Hubkolbenbrennkraftmaschinen üblich, eine oder mehrere Auslassöffnung für Gas in dem Brennraum und, bevorzugt unterhalb der Auslassöffnung, eine oder mehrere Einlassöffnung für bevorzugt aufgeladene (mit Überdruck versehene) Frischladung (Frischluft oder Frischluft-Kraftstoff-Gemisch) vorgesehen. Die Auslassöffnung wird in der Bewegung des Kolbens von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt somit bevorzugt vor der Einlassöffnung von dem Kolben überfahren. Befindet sich der Kolben (oder sein zur Abdichtung gegenüber der seitlichen Zylinderwand dienender Bereich) unterhalb des oberen Randes der jeweiligen Öffnung, wird die Öffnung in den Brennraum freigegeben. Da die Einlassöffnung unterhalb der Auslassöffnung angeordnet ist, kann zuerst Gas aus dem Brennraum Ausströmen und anschließend Frischgas (Luft oder Luft-Kraftstoffgemisch) in diesen einströmen. Dieser Vorgang wird auch Ladungswechsel bezeichnet. In der Bewegung des Kolbens von seinem unteren Totpunkt zu seinem oberen Totpunkt wird dann zuerst die Einlassöffnung und anschließend die Auslassöffnung verschlossen. In der weiteren Bewegung wird nach dem Schließen der Öffnungen die in dem Brennraum befindliche Frischladung komprimiert. In der nachfolgenden nach unten Bewegung vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt erfolgt die Expansion des Gases (gegebenenfalls mit Verbrennung) und der Vorgang beginnt von Neuem.In the side cylinder walls (preferably formed mainly by the engine block), as is usual with conventional simple two-stroke reciprocating piston internal combustion engines, one or more outlet openings for gas in the combustion chamber and, preferably below the outlet opening, one or more inlet openings for preferably charged (with excess pressure ) Fresh charge (fresh air or fresh air-fuel mixture) provided. In the movement of the piston from the top dead center to the bottom dead center, the outlet opening is therefore preferably passed over by the piston before the inlet opening. If the piston (or its area serving to seal against the lateral cylinder wall) is below the upper edge of the respective opening, the opening is released into the combustion chamber. Since the inlet opening is arranged below the outlet opening, gas can first flow out of the combustion chamber and then fresh gas (air or air-fuel mixture) can flow into it. This process is also known as gas exchange. In the movement of the piston from its bottom dead center to its top dead center, the inlet opening is then closed first and then the outlet opening. In the further movement, after the openings have been closed, the fresh charge located in the combustion chamber is compressed. In the subsequent downward movement from top dead center to bottom dead center, the gas expands (possibly with combustion) and the process begins again.

Bevorzugt sind die Öffnungen derart angeordnet, dass das einströmende Frischgas einen hohen Anteil des in dem Brennraum befindlichen Gases aus diesem ausspülen kann. Beispielsweise sind hierfür die Öffnungen gegenüber zueinander angeordnet. Es können mehrere Einlassöffnungen und eine davon unabhängige Anzahl (auch nur eine) Auslassöffnung vorhanden sein. Insbesondere die Einlassöffnungen können gerichtet ausgebildet sein, so dass die einströmenden Frischladung in einer gewünschte Strömungsrichtung einströmt. Hierdurch kann beispielsweise ein Wirbel in dem Brennraum ausgebildet werden. Auch die Auslassöffnungen können strömungstechnisch optimiert ausgebildet sein.The openings are preferably arranged in such a way that the incoming fresh gas can flush a large proportion of the gas located in the combustion chamber therefrom. For example, the openings are arranged opposite one another for this purpose. There can be several inlet openings and an independent number (even only one) of outlet openings. In particular, the inlet openings can be designed to be directed, so that the fresh charge flowing in flows in in a desired flow direction. In this way, for example, a vortex can be formed in the combustion chamber. The outlet openings can also be designed to be fluidically optimized.

Weiterhin ist eine elektronisch gesteuerte Einspritzanlage vorgesehen, die mittels einer Steuereinrichtung (z.B. ein oder mehreren Steuergeräten) gesteuert wird. Die Einspritzanlage kann als Direkteinspritzanlage oder als indirekte Einspritzanlage mit innerer oder äußerer Gemischbildung ausgebildet sein. Die Einspritzung bzw. das Einleiten von Kraftstoff selbst wird bevorzugt elektronisch über die Steuereinrichtung geregelt, bevorzugt kommen elektronisch geregelte Einspritzdüsen zum Einsatz.An electronically controlled injection system is also provided, which is controlled by means of a control device (e.g. one or more control units). The injection system can be designed as a direct injection system or as an indirect injection system with internal or external mixture formation. The injection or the introduction of fuel itself is preferably regulated electronically via the control device; electronically regulated injection nozzles are preferably used.

Anders als bei herkömmlichen Zweitakt-Hubkolbenbrennkraftmaschinen wird die elektronisch gesteuerte Einspritzanlage bedarfsabhängig derart gesteuert, dass verschiedene Taktverfahren einstellbar sind.In contrast to conventional two-stroke reciprocating internal combustion engines, the electronically controlled injection system is controlled as required in such a way that various cycle methods can be set.

Bei Einstellung des Zweitaktverfahrens arbeitet die Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung wie eine herkömmliche Zweitakt-Hubkolbenbrennkraftmaschine. D. h., je 360 Grad Kurbeldrehung (hier beispielsweise ausgehend von im unteren Totpunkt befindlichen Kolben) erfolgt ein durch die Steuereinrichtung gesteuerter Einspritzvorgang. Ein Einspritzvorgang kann, wie heute üblich, aus mehreren einzelnen Einspritzungen oder einer durchgehenden Einspritzung bestehen, auch eine Umstellung der Art der Einspritzung während des Betriebs ist denkbar. Bei Ausbildung als Direkteinspritzanlage beginnt die Einspritzung beispielsweise zu dem Zeitpunkt, zu dem der Kolben den oberen Totpunkt erreicht. Je 360 Grad Kurbeldrehung bedeutet in diesem Zusammenhang nicht, dass dies ausgehend von im oberen Totpunkt befindlichen Kolben gerechnet wird, sondern dass ausgehend von einem Beginn eines Einspritzvorgangs bis zum Beginn des nächsten Einspritzvorgangs, mit dazwischenliegenden Ladungswechsel im Wesentlichen 360 Grad Kurbeldrehung liegen, wobei die nachfolgende Einspritzung auch früher oder später als exakt 360 Grad Kurbeldrehung liegen kann. Es ist also bevorzugt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ladungswechseln (bevorzugt Kolben im Bereich des unteren Totpunktes) im Zweitaktverfahren jeweils ein Einspritzvorgang vorgesehen.When the two-stroke process is set, the reciprocating internal combustion engine according to the present disclosure operates like a conventional two-stroke reciprocating internal combustion engine. That is, for every 360 degrees of crank rotation (here, for example, starting from the piston located in bottom dead center), an injection process controlled by the control device takes place. As is customary today, an injection process can consist of a plurality of individual injections or a continuous injection; a change in the type of injection during operation is also conceivable. When training as a direct injection system, the injection begins, for example at the time when the piston reaches top dead center. In this context, every 360 degrees of crank rotation does not mean that this is calculated based on the piston located in top dead center, but that, starting from the start of an injection process to the start of the next injection process, with an intervening gas exchange, there are essentially 360 degrees of crank rotation, with the following Injection can also be earlier or later than exactly 360 degrees of crank rotation. An injection process is therefore preferably provided between two successive charge changes (preferably pistons in the area of bottom dead center) in the two-stroke process.

Beispielsweise mehr oder weniger gleichzeitig zu oder kurz nach der Einspritzung erfolgt die Zündung. Durch die Verbrennung expandiert das im Brennraum vorliegende Luft-Kraftstoff-Gemisch, was zu einer Bewegung des Kolbens nach unten führt (auch als Arbeitstakt bezeichnet). In der nach unten Bewegung des Kolbens kann nach der Verbrennung zuerst das Abgas mindestens teilweise aus der Auslassöffnung ausströmen und anschließend Frischluft aus der Einlassöffnung einströmen. Bevorzugt wird ein Großteil des Abgases aus dem Brennraum gespült. Je nach Drehzahl und Konstruktion verbleibt aber prinzipbedingt in vielen Fällen ein Teil des Abgases im Brennraum. Im nächsten Arbeitsmarkt wird in diesem Fall eine Mischung aus Abgas und Frischladung verbrannt.For example, ignition takes place more or less simultaneously with or shortly after the injection. As a result of the combustion, the air-fuel mixture in the combustion chamber expands, which leads to a downward movement of the piston (also known as the work cycle). In the downward movement of the piston, after the combustion, the exhaust gas can first at least partially flow out of the outlet opening and then fresh air can flow in from the inlet opening. A large part of the exhaust gas is preferably flushed out of the combustion chamber. Depending on the speed and construction, however, in many cases part of the exhaust gas remains in the combustion chamber due to the principle involved. In this case, a mixture of exhaust gas and fresh cargo is burned in the next job market.

Bei Einstellung des Mehrtaktverfahrens arbeitet die Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung wie folgt: auf eine erste 360 Grad Kurbeldrehung (hier beispielhaft ausgehend vom im unteren Totpunkt befindlichen Kolben), bei der die Hubkolbenbrennkraftmaschine im oben beschriebenen Zweitaktverfahren arbeitet, d.h. bei der je 360 Grad Kurbeldrehung ein Einspritzvorgang erfolgt, folgt eine oder mehrere 360 Grad Kurbeldrehungen, bei denen keine Einspritzung erfolgt. D.h., zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ladungswechseln (Kolben im unteren Totpunkt) erfolgt keine Einspritzung. Bei der Direkteinspritzung oder indirekter Einspritzung mit innerer Gemischbildung hat dies zur Folge, dass kein Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum ausgebildet wird und lediglich die eingespülte Frischluft ggfs. mit Abgasanteil in der Bewegung des Kolbens von seinem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt komprimiert wird. Mangels Kraftstoffes erfolgt bevorzugt dann auch keine Zündung im Bereich des oberen Totpunkts. Die Zündsteuerung kann entsprechend bevorzugt mit der Einspritzsteuerung gekoppelt sein. In der weiteren Bewegung des Kolbens von seinem oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt wird das komprimierte Gas wieder entspannt. Die in der Verdichtung verrichtete Arbeit wird hier abzüglich möglicher Reibungsverluste wieder zurückgewonnen. Anschließend erfolgt nach Öffnung der Auslass- und Einlassöffnungen insbesondere bei Zufuhr von verdichtetem Frischgas der nächste Ladungswechsel. In diesem kann der Anteil an Abgasen in der Frischladung weiter signifikant verringert und/oder der Zylinder gekühlt werden.When the multi-stroke process is set, the reciprocating internal combustion engine according to the present disclosure works as follows: on a first 360 degrees crank rotation (here, as an example, based on the piston located in bottom dead center), in which the reciprocating internal combustion engine operates in the two-stroke process described above, ie with each 360 degree crank rotation Injection process takes place, follows one or more 360 degree crank turns, during which no injection takes place. This means that there is no injection between two successive gas changes (piston at bottom dead center). In the case of direct injection or indirect injection with internal mixture formation, this means that no air-fuel mixture is formed in the combustion chamber and only the fresh air that is injected, possibly with exhaust gas, is compressed in the movement of the piston from its bottom dead center to the top dead center. In the absence of fuel, there is then preferably no ignition in the area of top dead center. The ignition control can accordingly preferably be coupled to the injection control. In the further movement of the piston from its top dead center to the bottom dead center, the compressed gas is released again. The work done in compression is recovered here minus any possible friction losses. The next charge change then takes place after the outlet and inlet openings have been opened, in particular when compressed fresh gas is supplied. In this, the proportion of exhaust gases in the fresh charge can be further significantly reduced and / or the cylinder can be cooled.

Im nachstehenden Verdichtungstakt kann bedarfsabhängig wieder eingespritzt werden (bei dann höherem Anteil an Frischluft) oder kann ein weiterer Verdichtungs- und Expansionshub ohne Einspritzung und Verbrennung erfolgen, was den Frischluftanteil ggfs. weiter erhöht. Wird zwischen zwei Ladungswechseln abwechselnd eingespritzt und nicht eingespritzt, wird dies als Viertaktbetrieb bezeichnet. Der Frischluftanteil in der Zylinderfüllung entspricht hier im Wesentlichen dem eines herkömmlichen Viertakt-Motors. Folgt einem Ladungswechsel ein Einspritzvorgang und den nächsten zwei Ladungswechseln kein Einspritzvorgang und erst dem darauf Folgenden wieder ein Einspritzvorgang, wird dies als Sechstaktverfahren bezeichnet usw. (Achttaktverfahren...).In the following compression stroke, depending on requirements, it can be injected again (with a higher proportion of fresh air) or another compression and expansion stroke can take place without injection and combustion, which may further increase the fresh air proportion. If, between two gas changes, injection and not injection are alternately injected, this is referred to as four-stroke operation. The proportion of fresh air in the cylinder charge corresponds essentially to that of a conventional four-stroke engine. If a gas exchange is followed by an injection process and the next two gas changes are not followed by an injection process and only the next one is followed by an injection process, this is referred to as the six-stroke process, etc. (eight-stroke process ...).

Im Falle einer indirekten Einspritzung mit äußerer Gemischbildung (beispielsweise Saugrohreinspritzung) kann, je nach Konstruktion, eine Verzögerung um eine oder mehrere 360 Grad Kurbeldrehungen vorhanden sein. Der ins Saugrohr eingeleitete Kraftstoff führt dann nämlich zu einem Luft-Kraftstoff-Gemisch, welches erst verzögert, beispielsweise erst in dem oder einem auf die Einspritzung ins Saugrohr folgendem Ladungswechsel in den Brennraum geführt wird. Wird nun das Einspritzen eingestellt, kann es ein oder mehrere Ladungswechsel dauern, bis die Frischladung kein zündfähiges Gemisch mehr aufweist, bzw. kraftstofffrei ist und nur noch aus Frischluft ggfs. mit Abgasanteil besteht.In the case of indirect injection with external mixture formation (for example intake manifold injection), depending on the design, there may be a delay of one or more 360 degree crank turns. The fuel introduced into the intake manifold then leads to an air-fuel mixture which is only passed into the combustion chamber with a delay, for example only in the or a gas exchange following the injection into the intake manifold. If the injection is now stopped, it can take one or more charge changes until the fresh charge no longer has an ignitable mixture or is fuel-free and only consists of fresh air, possibly with an exhaust gas component.

Bevorzugt erfolgt mittels des Pumpraums eine Verdichtung der Frischluft (Frischladung). Die Hubkolbenbrennkraftmaschine ist dabei bevorzugt so ausgebildet, dass die in den Pumpraum befindliche Frischluft in der Kolbenposition, bei der die Einlassöffnung geöffnet wird, derart verdichtet wird, dass sie einen höheren Druck aufweist, als die noch im Brennraum befindliche Luft (bzw. Abgas). Hierdurch wird sichergestellt, dass die verdichtete Frischluft in den Brennraum überströmt und diesen spült und kein Abgas in den Pumpraum strömt. Über die Größe des Pumpraums und/oder den Hub lässt sich dessen Verdichtungsverhältnis und damit auch der Druck einstellen.The fresh air (fresh charge) is preferably compressed by means of the pump chamber. The reciprocating internal combustion engine is preferably designed in such a way that the fresh air in the pump chamber is compressed in the piston position in which the inlet opening is opened in such a way that it has a higher pressure than the air (or exhaust gas) still in the combustion chamber. This ensures that the compressed fresh air flows over into the combustion chamber and flushes it and that no exhaust gas flows into the pump chamber. Its compression ratio and thus also the pressure can be adjusted via the size of the pump chamber and / or the stroke.

Um in der Kolbenbewegung zu seinem oberen Totpunkt ein Ausströmen von Frischladung aus dem Pumpraum durch die Auslassöffnung(en) zu verhindern, weist der Kolben auf der dem Brennraum abgewandten Seite bevorzugt ein Kolbenhemd auf, welches die Auslassöffnung(en) auch bei im oberen Totpunkt befindlichen Kolben verschließt. Alternativ ist beispielsweise ein gesteuertes Ventil in der Auslassöffnung vorhanden.In order to prevent fresh charge from flowing out of the pump chamber through the outlet opening (s) during the piston movement to its top dead center, the piston preferably has a piston skirt on the side facing away from the combustion chamber, which also opens the outlet opening (s) in the upper Piston located dead center closes. Alternatively, for example, a controlled valve is present in the outlet opening.

Alternativ zu einem Pumpraum kann eine Verdichtung der Frischladung durch beispielsweise Kompressor oder Turbolader erfolgen.As an alternative to a pump chamber, the fresh charge can be compressed, for example, by a compressor or turbocharger.

Die Einlassöffnung und/oder die Auslassöffnung sind bevorzugt als Schlitze, die sich mindestens auch in der Bewegungsrichtung des Kolbens erstrecken ausgebildet. Insbesondere ist die Einlassöffnung als ein Schlitz ausgebildet, der sich von dem Pumpraum bis in den Brennraum erstreckt. Über die Länge des Schlitzes lässt sich der Zeitpunkt (also die Kolben- bzw. Kurbelwellenposition), ab dem ein Überströmen von dem Pumpraum in den Brennraum möglich ist, bestimmen.The inlet opening and / or the outlet opening are preferably designed as slots which also extend at least in the direction of movement of the piston. In particular, the inlet opening is designed as a slot which extends from the pump chamber into the combustion chamber. The point in time (that is to say the piston or crankshaft position) from which a flow from the pump chamber into the combustion chamber is possible can be determined via the length of the slot.

Alternativ und/oder zusätzlich können im Kolben Schlitze ausgebildet sein, die in Zusammenwirken mit den Schlitzen ein Strömen in und aus dem Brennraum ermöglichen.Alternatively and / or additionally, slots can be formed in the piston which, in cooperation with the slots, allow a flow into and out of the combustion chamber.

Zusätzlich können in der Zylinderwand oder der vom Zylinderkopf ausgebildeten Kopfwand des Zylinders optional ein oder mehrere Ventile ausgebildet sein, die den Brennraum bevorzugt auch bei im oberen Totpunkt befindlichen Kolben mit der Umgebung verbinden können. In addition, one or more valves can optionally be formed in the cylinder wall or the head wall of the cylinder formed by the cylinder head, which can preferably connect the combustion chamber to the environment even when the piston is in top dead center.

Die Ventile können beispielsweise elektronisch gesteuert geöffnet werden, wenn nach dem Ladungswechsel keine Einspritzung erfolgt bzw. nur Frischluft ggfs. mit Abgas im Brennraum ist, so dass in der Bewegung des Kolbens von seinem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt die im Brennraum vorhandene Frischluft ohne wesentliche Verdichtung in die Umgebung ausgestoßen wird und anschließend wieder Frischluft eingesaugt wird. Hierdurch kann die Verdichtungsarbeit vermieden werden.The valves can be opened electronically, for example, if there is no injection after the gas exchange or if there is only fresh air, possibly with exhaust gas, in the combustion chamber, so that the fresh air present in the combustion chamber in the movement of the piston from its bottom dead center to the top dead center is unimportant Compression is expelled into the environment and then fresh air is sucked in again. In this way, the compression work can be avoided.

Bevorzugt kommt ein Doppelkurbeltrieb zum Einsatz, der durch die lineare Kolbenführung einen ölfreien Brennraum und ggfs. auch Pumpraum ermöglicht. Hierdurch kann die Abgasqualität deutlich verbessert werden. Insbesondere in Kombination mit der Verstellung der Taktverfahren kann ein emissionsarmer und leistungsstarker Motor realisiert werden. Außerdem liegt bei der Konstruktion mit Doppelkurbeltrieb durch die zylinderaxiale Kolbenführung kein möglicher Schmierungsmangel bei Betrieb im Mehrtaktverfahren vor.A double crank drive is preferably used which, thanks to the linear piston guide, enables an oil-free combustion chamber and, if necessary, also a pump chamber. This can significantly improve the quality of the exhaust gas. In particular in combination with the adjustment of the cycle process, a low-emission and powerful engine can be implemented. In addition, there is no possible lack of lubrication in the case of the construction with double crank drive due to the cylinder-axial piston guide when operating in the multi-stroke process.

Die Steuerung, ob oder ob nicht eingespritzt wird, erfolgt durch die Steuereinrichtung in Reaktion auf eine Leistungsanforderung und mögliche weitere Parameter, wie Drehzahl, Temperatur, Steigung, Drehzahl, Geschwindigkeit, gewünschter Kraftstoffverbrauch usw.The control of whether or not injection is carried out is carried out by the control device in response to a power requirement and possible other parameters such as speed, temperature, gradient, speed, speed, desired fuel consumption, etc.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren erläutert.A preferred embodiment of the invention is explained below with reference to the figures.

Die Figuren zeigen in

  • 1 eine Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einer ersten Ausführungsform mit im unteren Totpunkt befindlichem Kolben, und
  • 2 ein Diagramm, dass einem Brennraumdruckverlauf in Bezug auf Kurbelwellendrehstellung angibt.
The figures show in
  • 1 a reciprocating internal combustion engine according to a first embodiment with the piston located at bottom dead center, and
  • 2 a diagram that indicates a combustion chamber pressure curve in relation to the crankshaft rotational position.

1 zeigt eine Hubkolbenbrennkraftmaschine 2 mit einem Motorblock 3, in dem ein Zylinder 4, der eine Zylinderwand 6 aufweist, ausgebildet ist. In dem Zylinder 4 ist ein Kolben 8 in einer Bewegungsrichtung Y entlang einer Bewegungsachse beweglich angeordnet. 1 shows a reciprocating internal combustion engine 2 with an engine block 3 in which a cylinder 4th holding a cylinder wall 6th has, is formed. In the cylinder 4th is a piston 8th arranged movably in a movement direction Y along a movement axis.

Oberhalb des Kolbens 8 wird ein Brennraum 10 ausgebildet, der von der Zylinderwand 6, dem Kolben 8 und einem auf den Motorblock 3 aufgesetzten Zylinderkopf 12 begrenzt wird. Der Zylinderkopf 12 ist mit dem Motorblock 3 beispielsweise verschraubt. In den Zylinderkopf 12 ist auf bekannte Weise eine Zündkerze 14 eingesetzt, die derart in den Brennraum vorsteht, dass mit ihr ein im Brennraum 10 vorhandenes Luft-Kraftstoff-Gemisch gezündet werden kann. Weiterhin ist eine elektronisch steuerbare Einspritzanlage 15 vorgesehen. Die Einspritzanlage 15 weist ein Steuergerät (Steuereinrichtung) 15a auf, über das eine in dem Zylinderkopf 12 angeordnete elektronisch steuerbare Einspritzdüse 15b über eine Steuerleitung 15c steuerbar ist. Die Einspritzdüse 15b ist weiter über eine Hochdruckleitung 15d mit einer Hochdruckpumpe 15e verbunden. Optional können mehrere Einspritzdüsen vorgesehen sein.Above the piston 8th becomes a combustion chamber 10 formed by the cylinder wall 6th , the piston 8th and one on the engine block 3 attached cylinder head 12th is limited. The cylinder head 12th is with the engine block 3 for example screwed. In the cylinder head 12th is, in a known way, a spark plug 14th used, which protrudes into the combustion chamber that with her one in the combustion chamber 10 existing air-fuel mixture can be ignited. There is also an electronically controllable injection system 15th intended. The injection system 15th has a control unit (control device) 15a on, about the one in the cylinder head 12th arranged electronically controllable injection nozzle 15b via a control line 15c is controllable. The injector 15b is further via a high pressure line 15d with a high pressure pump 15e connected. Several injection nozzles can optionally be provided.

An dem dem Zylinderkopf 12 entgegengesetzten Ende des Motorblocks 4 ist ein Pumpraumgehäuse 16 vorgesehen, welches mit dem Zylinderkopf 12 beispielsweise verschraubt ist. Unterhalb des Kolbens 8 wird somit ein Pumpraum 18 ausgebildet, der (abhängig von der Position den Kolbens 8) von der Zylinderwand 6, dem Kolben 8 und dem Pumpraumgehäuse 16 begrenzt wird. Das Volumen des Pumpraums 28 ändert sich in der Bewegung des Kolbens 8 gegenläufig zu dem des Brennraums 10.On the cylinder head 12th opposite end of the engine block 4th is a pump chamber housing 16 provided which with the cylinder head 12th for example is screwed. Below the piston 8th thus becomes a pump room 18th formed, the (depending on the position of the piston 8th ) from the cylinder wall 6th , the piston 8th and the pump chamber housing 16 is limited. The volume of the pumping chamber 28 changes in the movement of the piston 8th opposite to that of the combustion chamber 10 .

Der Kolben 8 weist auf der dem Brennraum 10 abgewandten Seite eine in 1 nicht näher dargestellte Aufnahme für eine Kolbenstange 20 auf. Die Kolbenstange 20 ist über ein in 1 nicht dargestelltes Befestigungsmittel bevorzugt dreh- und längsfest, bevorzugt starr, am Kolben 8 befestigt. Die Kolbenstange 20 erstreckt sich entlang der Bewegungsachse des Kolbens 8 durch den Pumpraum 18 und eine Wand 22, die den Pumpraum 18 von einem Doppelkurbetrieb 24 trennt. Die Kolbenstange 20 ist mittels einem Dichtmittel 26, beispielsweise einer O-Ring-Dichtung, gegenüber der Wand 22 abgedichtet.The piston 8th points to the the combustion chamber 10 remote side an in 1 not shown receptacle for a piston rod 20th on. The piston rod 20th is about an in 1 Fastening means, not shown, preferably rotationally and longitudinally fixed, preferably rigid, on the piston 8th attached. The piston rod 20th extends along the axis of movement of the piston 8th through the pump room 18th and a wall 22nd who have favourited the pumping room 18th from a double crank operation 24 separates. The piston rod 20th is by means of a sealant 26th , for example an O-ring seal, against the wall 22nd sealed.

Unterhalb des Pumpraums 18 ist ein Kurbeltriebgehäuse 28 für den Doppelkurbeltrieb 24 vorgesehen. Der Doppelkurbeltrieb 24 weißt zwei Kurbeln 30 auf, die jeweils eine Kurbelscheibe 32 und einen Kurbelwelle 34 aufweisen, auf der die Kurbelscheibe 32 drehfest gelagert ist. Die Kurbelscheiben 32 liegen in einer Ebene, die parallel zu der Ebene ist, in der die Bewegungsachse des Kolbens 8 liegt. Die Kurbelwellen 34 sind als von den Kurbelscheiben 32 in einer Richtung entgegengesetzt zu der Kolbenstange 20 vorstehende Lagerzapfen ausgebildet und sind im Kurbeltriebgehäuse 28 gelagert. Die Wellenachsen der Kurbelwellen 34 sind senkrecht zur Bewegungsrichtung des Kolbens 8 und symmetrisch bezüglich einer Symmetrieebene angeordnet, in der die Bewegungsachse des Kolbens 8 liegt. Die einander im Wesentlichen gleichenden Kurbelscheiben 32 weisen jeweils eine Außenverzahnung auf und sind so angeordnet, dass sie miteinander im Bereich der oben genannten Symmetrieebene verzahnt sind und miteinander kämmen. Jede der Kurbelscheiben 32 weist (symmetrisch zueinander) einen Pleuelzapfen 36 auf, der von der Kurbelscheibe parallel zu den Wellenachsen auf der entgegengesetzten Seite der Kurbelwelle 34 hervorsteht.Below the pump room 18th is a crankcase 28 for the double crank drive 24 intended. The double crank drive 24 know two cranks 30th each with a crank disc 32 and a crankshaft 34 have on which the crank disk 32 is rotatably mounted. The crank disks 32 lie in a plane which is parallel to the plane in which the axis of movement of the piston 8th lies. The crankshafts 34 are than from the crank discs 32 in a direction opposite to the piston rod 20th protruding bearing journals are formed and are in the crankcase 28 stored. The shaft axes of the crankshafts 34 are perpendicular to the direction of movement of the piston 8th and arranged symmetrically with respect to a plane of symmetry in which the axis of movement of the piston 8th lies. The essentially identical crank disks 32 each have an external toothing and are arranged in such a way that they are interlocked with one another in the area of the above-mentioned plane of symmetry and mesh with one another. Each of the crank disks 32 has a connecting rod pin (symmetrically to each other) 36 on, that of the crank disk parallel to the shaft axes on the opposite side of the crankshaft 34 protrudes.

Die Kolbenstange 20 weist an ihrem unteren Ende einen nicht näher dargestellten Befestigungsbereich 38 auf. An dem Befestigungsbereich 38 ist ein Pleuelverbindungsbauteil 40 (beispielsweise über Mutter) befestigt. Zur Montage ist das Pleuelverbindungsbauteil 40 beispielsweise zweiteilig, beispielsweise aus zwei Halbschalen, ausgebildet.The piston rod 20th has at its lower end a fastening area not shown in detail 38 on. At the attachment area 38 is a connecting rod connection component 40 (for example via nut) attached. The connecting rod connection component is required for assembly 40 for example in two parts, for example from two half-shells.

Das Pleuelverbindungsbauteil 40 weist weiterhin zwei radial bezüglich der Kolbenstange 40 entgegengesetzt vorstehende Ansätze 41 mit jeweils einem Durchgangsloch senkrecht zur Bewegungsrichtung des Kolbens 8 auf.The connecting rod connecting component 40 furthermore has two radially with respect to the piston rod 40 opposing approaches 41 each with a through hole perpendicular to the direction of movement of the piston 8th on.

Des Weiteren sind zwei Pleuel 42 vorgesehen. Jedes der Pleuel 42 weist an einem ersten Ende ein Durchgangsloch zur Aufnahme des an der jeweiligen Kurbelscheibe vorgesehenen Pleuelzapfens 36 und an einem zweiten Ende ein Durchgangsloch zur Aufnahme eines Verbindungsbolzens 44 auf. Der Verbindungsbolzen 44 ist jeweils in das Durchgangsloch am zweiten Ende des Pleuels 42 und das Durchgangsloch im vorstehenden Ansatz 42 des Pleuelverbindungsbauteils 40 eingesetzt und verbindet somit die Pleuel 42 mit dem Pleuelverbindungsbauteil 40.There are also two connecting rods 42 intended. Each of the connecting rods 42 has a through hole at a first end for receiving the connecting rod pin provided on the respective crank disk 36 and at a second end a through hole for receiving a connecting bolt 44 on. The connecting bolt 44 is in the through hole at the second end of the connecting rod 42 and the through hole in the above approach 42 of the connecting rod connecting component 40 used and thus connects the connecting rods 42 with the connecting rod connecting component 40 .

Der Kolben 8, die Kolbenstange 20, das Pleuelverbindungsbauteil 40, die Pleuel 42 und die Kurbeln 30 sind so ausgebildet und angeordnet, dass bei einer 360 Grad Drehung einer bzw. beider der Kurbeln 30 bzw. Kurbelscheiben 32 der Kolben eine Längsbewegung zwischen einem oberen Totpunkt OT und einem unteren Totpunkt UT durchläuft. Für die weitere Beschreibung sei angenommen, dass der Kurbelwinkel im oberen Totpunkt OT des Kolbens 8 als null Grad definiert ist. In 1 ist der Kolben 8 in seinem unteren Totpunkt UT gezeigt.The piston 8th , the piston rod 20th , the connecting rod connecting component 40 who have favourited Connecting Rods 42 and the cranks 30th are designed and arranged in such a way that when one or both of the cranks are rotated 360 degrees 30th or crank disks 32 the piston undergoes a longitudinal movement between a top dead center OT and a bottom dead center BDC. For the further description it is assumed that the crank angle is at top dead center TDC of the piston 8th is defined as zero degrees. In 1 is the piston 8th shown in its bottom dead center UT.

Die Bewegungsrichtung der Kurbelscheiben 32 im Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine ist derart, dass sich die dem Kolben zugewandten Bereiche der Kurbelscheiben 32 aufeinander zu drehen/bewegen. Die in 1 linke Kurbelscheibe dreht sich also im Uhrzeigersinn und die in 1 rechte Kurbelscheibe dreht sich gegen den Uhrzeigersinn. Aufgrund der Konstruktion ist der Kurbelwinkel, der für eine Bewegung vom oberen Totpunkt des Kolbens zum unteren Totpunkt des Kolbens benötigt wird (im Bereich von 190 Grad bis 225 Grad), größer als der Kurbelwinkel, der für eine Bewegung vom unteren Totpunkt des Kolbens zum oberen Totpunkt des Kolbens benötigt wird (im Bereich von 135 Grad bis 170 Grad). Hierdurch wird eine lange Expansionsphase möglich, was zu einem verbesserten Wirkungsgrad führt.The direction of movement of the crank discs 32 during operation of the reciprocating internal combustion engine is such that the areas of the crank disks facing the piston 32 to rotate / move towards each other. In the 1 The left crank disk rotates clockwise and the in 1 right crank disc rotates counterclockwise. By design, the crank angle required to move from the top dead center of the piston to the bottom dead center of the piston (in the range from 190 degrees to 225 degrees) is greater than the crank angle required to move from the bottom dead center of the piston to the top Dead center of the piston is needed (in the range of 135 degrees to 170 degrees). This enables a long expansion phase, which leads to improved efficiency.

Weiterhin sind in der Zylinderwand 6 vier Zylinderwandströmungskanäle vorgesehen. Insbesondere weist die Zylinderwand 6 hier als Zylinderwandströmungskanäle drei Zylinderwandüberströmungskanäle 70a und einen Zylinderwandausströmungskanal 70b auf. Jeder der Zylinderwandüberströmungskanäle 70a ist als offener, rinnenförmiger Kanal ausgebildet, der sich zwischen einer Einlassöffnung 72a, die sich in den Zylinderinnenraum öffnet, und einem Überströmungseinlass 74a, der sich in den Pumpraum 18 öffnet, erstreckt. Die Einlassöffnung 72a ist bezüglich des Überströmungseinlass 74a auf der dem Doppelkurbetrieb 24 abgewandten Seite der Einlassöffnung 72a, also weiter oben, vorgesehen.Furthermore are in the cylinder wall 6th four cylinder wall flow channels are provided. In particular, the cylinder wall 6th here three cylinder wall overflow channels as cylinder wall flow channels 70a and a cylinder wall outflow channel 70b on. Each of the cylinder wall overflow channels 70a is designed as an open, trough-shaped channel that extends between an inlet opening 72a , which opens into the cylinder interior, and an overflow inlet 74a that is in the pumping room 18th opens, extends. The inlet opening 72a is with respect to the overflow inlet 74a on the double crank operation 24 remote side of the inlet opening 72a , so above, provided.

Der Zylinderwandausströmungskanal 70b erstreckt sich in der Zylinderwand zwischen einer Auslassöffnung 72b, die in den Zylinderinnenraum geöffnet ist, und einem Auslass 74b, der in einen Abgasstrang 75 geöffnet ist.The cylinder wall outflow channel 70b extends in the cylinder wall between an outlet opening 72b , which is open into the cylinder interior, and an outlet 74b that is in an exhaust system 75 is open.

Die zur Überströmung dienenden Zylinderwandüberströmungskanäle 70a können auch als Überströmungskanäle oder -schlitze bezeichnet werden, der zur Ausströmung dienende Zylinderwandausströmungskanal 70b kann auch als Ausströmungskanal bezeichnet werden.The cylinder wall overflow channels used for overflow 70a can also be referred to as overflow channels or slots, the cylinder wall outflow channel used for outflow 70b can also be referred to as an outflow channel.

Weiterhin weist die Hubkolbenbrennkraftmaschine 2 ein Einlassventil 83 (in 1 nicht repräsentativ für die Kolbenposition in geöffneter Stellung gezeigt) auf, durch das ein Gas (Frischluft) von der Umgebung oder vorgelagerten Ansaugtraktabschnitten (z.B. Luftfilter) in den Pumpraum 18 einströmen kann. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Einlassventil 83 als Rückschlagventil bzw. Flatterventil ausgebildet, das in einer Seitenwand des Pumpraumgehäuses 16 angeordnet ist. Es ist so ausgebildet, dass Frischluft in Richtung des Pumpraums 18 einströmen aber nicht ausströmen kann.The reciprocating internal combustion engine also has 2 an inlet valve 83 (in 1 not representative of the piston position shown in the open position), through which a gas (fresh air) from the environment or upstream intake tract sections (eg air filter) into the pump chamber 18th can flow in. In the present embodiment, the intake valve is 83 as a check valve or flutter valve formed in a side wall of the pump chamber housing 16 is arranged. It is designed in such a way that fresh air is directed towards the pump chamber 18th can flow in but not flow out.

In der vorliegenden Ausführungsform wird die Brennkraftmaschine beispielhaft mit einem Zylindervolumen von 85ccm, einem Bohrungsdurchmesser von 60mm, einem Hub s von 30mm, einem s/D Verhältnis (=Hub-Bohrungsverhältnis) von 0,5 ausgebildet. Weiterhin wird der UT bei 215 Grad Kurbelwinkel erreicht.In the present embodiment, the internal combustion engine is designed, for example, with a cylinder volume of 85ccm, a bore diameter of 60mm, a stroke s of 30mm, an s / D ratio (= stroke-bore ratio) of 0.5. Furthermore, the BDC is reached at a crank angle of 215 degrees.

Die einzelnen Bauteile sind aus üblichen Materialien, wie beispielsweise Metalllegierungen Kohlenstoffen, Kunststoffen etc. ausgebildet.The individual components are made of conventional materials, such as metal alloys, carbon, plastics, etc.

Im Folgenden werden beispielhaft bestimmte Bewegungspositionen des Kolbens 8 in seiner Bewegung zwischen seinem oberen Totpunkt und seinem unteren Totpunkt, und zurück, erläutert.Certain movement positions of the piston are exemplified below 8th in its movement between its top dead center and its bottom dead center, and back, explained.

Wie oben angegeben, zeigt 1 die Hubkolbenbrennkraftmaschine bei im unteren Totpunkt befindlichen Kolben 8. In dieser Position befindet sich der Kolbenboden (der obere Teil des Kolbens 8 bzw. der obere Rand des abdichtenden Seitenwandbereichs) unterhalb der oberen Ränder der Zylinderwandüberströmungskanäle 70a und des Zylinderwandausströmungskanals 70b. Hierdurch sind die Zylinderwandströmungskanäle 70a, 70b vom Kolben freigegeben und in den Brennraum geöffnet. Ein Ladungswechsel kann somit stattfinden.As stated above, shows 1 the reciprocating internal combustion engine with the piston at bottom dead center 8th . The piston crown is in this position (the upper part of the piston 8th or the upper edge of the sealing side wall area) below the upper edges of the cylinder wall overflow channels 70a and the cylinder wall outflow channel 70b . This creates the cylinder wall flow channels 70a , 70b released by the piston and opened into the combustion chamber. A charge exchange can thus take place.

In der Bewegung des Kolbens 8 nach oben in Richtung zu dem oberen Totpunkt werden zuerst die Einlassöffnungen 72a und anschließend die Auslassöffnung 72b vom Kolben überfahren und damit vom Brennraum getrennt. Bei im oberen Totpunkt befindlichen Kolben 8 ist die Auslassöffnung 72b von dem Kolbenhemd 76 verschlossen. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Pumpraum 18 nicht mit der Umgebung verbunden wird. Die Zylinderwandüberströmungskanäle 70a, insbesondere die Einlassöffnungen 72a, sind zum Pumpraum 18 hin mangels Kolbenhemd in diesem Bereich geöffnet. Dies spielt aber keine Rolle, da die Zylinderwandüberströmungskanäle 70a ohnehin vom Pumpraum 18 ausgehen.In the movement of the piston 8th upwards towards the top dead center are the inlet openings first 72a and then the outlet opening 72b overrun by the piston and thus separated from the combustion chamber. With the piston in top dead center 8th is the outlet opening 72b from the piston skirt 76 locked. This ensures that the pump chamber 18th is not connected to the environment. The cylinder wall overflow channels 70a , especially the inlet ports 72a , are to the pumping room 18th open due to the lack of a piston skirt in this area. But this does not matter, since the cylinder wall overflow channels 70a from the pump room anyway 18th go out.

Ein Ausströmen von Gas aus dem Brennraum 10 in den Abgasstrang 75 (Auslass öffnet) wird dann ermöglicht, wenn der Kolben in der nach unten Bewegung die Auslassöffnung 72b zum Brennraum 10 hin freigibt, sich also unterhalb von ihr befindet. Die Einlassöffnungen 72a sind in diesem Moment noch nicht freigegeben. Das Ausströmen von Gas aus dem Brennraum 10 wird also ermöglicht, bevor ein Einströmen von Gas über die Überströmungskanäle 70a ermöglicht wird.An outflow of gas from the combustion chamber 10 in the exhaust system 75 (Outlet opens) is made possible when the piston moves down the outlet opening 72b to the combustion chamber 10 releases, so it is below it. The inlet openings 72a are not yet released at this moment. The leakage of gas from the combustion chamber 10 is thus made possible before gas flows in via the overflow channels 70a is made possible.

Anschließend werden auch die Einlassöffnungen 72a freigegeben und beginnt die Phase, in der sowohl die Einlassöffnungen 72a als auch die Auslassöffnung 72b zum Brennraum 10 hin freiliegen. In dieser Phase kann ein Ladungswechsel stattfinden, d.h. das im Pumpraum verdichtete Gas kann von diesem in den Brennraum 10 strömen. Hierdurch wird das in dem Brennraum 10 befindliche Abgas zur Auslassöffnung 72b hinausgedrückt. Die Öffnungen bleiben in der weiteren Bewegung des Kolbens 8 zu seinem unteren Totpunkt und wieder zurück bis zu derselben Position geöffnet. Anschließend werden zuerst die Einlassöffnungen 72a durch den Kolben 8 überfahren und hierdurch gegenüber dem Brennraum 10 verschlossen bzw. von diesem getrennt und anschließend die Auslassöffnung 72b verschlossen.Then also the inlet openings 72a released and begins the phase in which both the inlet ports 72a as well as the outlet opening 72b to the combustion chamber 10 to be exposed. In this phase, a charge exchange can take place, ie the gas compressed in the pump chamber can flow from this into the combustion chamber 10 stream. This is what happens in the combustion chamber 10 located exhaust gas to the outlet opening 72b pushed out. The openings remain in the further movement of the piston 8th to its bottom dead center and back again to the same position. Then first the inlet openings 72a through the piston 8th run over and thereby opposite the combustion chamber 10 closed or separated from this and then the outlet opening 72b locked.

Der Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine 2 im Zweitaktverfahren ist wie folgt: in einer Bewegung des Kolbens 8 von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt, werden zuerst die Einlassöffnungen 72a der Zylinderwandüberströmungskanäle 70a vom Kolben überfahren und dadurch geschlossen und vom Brennraum getrennt. Hierdurch wird der Pumpraum 18 vom Brennraum 10 strömungstechnisch getrennt. Beispielsweise schließen die Zylinderwandüberströmungskanäle 70a bei einem Kurbelwinkel 270 Grad, wobei hier und im Weiteren der Kurbelwinkel bei im oberen Totpunkt befindlichen Kolben als 0 Grad festgelegt ist.The operation of the reciprocating internal combustion engine 2 in the two-stroke process is as follows: in one movement of the piston 8th from the bottom dead center to the top dead center, the intake ports become first 72a the cylinder wall overflow channels 70a overrun by the piston and thereby closed and separated from the combustion chamber. This creates the pumping chamber 18th from the combustion chamber 10 Fluidically separated. For example, the cylinder wall overflow channels close 70a at a crank angle of 270 degrees, the crank angle being defined here and below as 0 degrees when the piston is at top dead center.

In der weiteren Bewegung des Kolbens 8 von unten nach oben wird also einerseits das Volumen des Pumpraums 18 vergrößert. Da die einzige Öffnung des Pumpraums 18 in diesem Zustand das Einlassventil 83 ist, wird ein Unterdruck erzeugt, der durch Einsaugen von Frischluft aus dem Ansaugtrakt in den Pumpraum 18 ausgeglichen wird.In the further movement of the piston 8th from bottom to top, on the one hand, there is the volume of the pump chamber 18th enlarged. Because the only opening of the pumping chamber 18th in this state the inlet valve 83 is, a negative pressure is generated, which is created by sucking in fresh air from the intake tract into the pump chamber 18th is balanced.

In der weiteren Bewegung überfährt der Kolben 8 auch die Auslassöffnung 72b des Zylinderwandausströmungskanals 70b, so dass auch dieser verschlossen wird. Der Brennraum 10 ist also nicht mehr mit dem Abgasstrang verbunden. Beispielsweise schließt der Zylinderwandausströmungskanal 70b bei einem Kurbelwinkel von 275 Grad.As the movement continues, the piston passes over it 8th also the outlet opening 72b of the cylinder wall outflow channel 70b so that this is also locked. The combustion chamber 10 is no longer connected to the exhaust system. For example, the cylinder wall outflow channel closes 70b at a crank angle of 275 degrees.

In der weiteren Bewegung des Kolbens 8 wird das in dem Brennraum befindliche Gas komprimiert und weiteres Gas in den Pumpraum gesaugt. Die Auslassöffnung 70b hingegen bleibt durch das verlängerte Kolbenhemd, das eine Verlängerung der Seitenwand nach unten darstellt, verschlossen.In the further movement of the piston 8th the gas in the combustion chamber is compressed and further gas is sucked into the pump chamber. The outlet opening 70b however, remains closed by the elongated piston skirt, which is an extension of the side wall downwards.

In der weiteren Bewegung des Kolbens 8 nach oben wird eingespritzt und nun in der Brennklammer vorhandene Luft-Kraftstoff-Gemisch, kurz bevor der Kolben 8 seinen oberen Totpunkt erreicht, gezündet (beispielsweise Kurbelwinkel 355 Grad). Auch ein Einspritzen und/oder Zünden erst nach oder beim Erreichen des oberen Totpunktes ist möglich. Nach Erreichen des oberen Totpunkts bewegt sich der Kolben 8 unter Expansion des gezündeten Gases wieder nach unten in Richtung seines unteren Totpunkts. Ab dem oberen Totpunkt wird kein Gas mehr in den Pumpraum 18 eingesaugt und schließt das Einlassventil 83.In the further movement of the piston 8th upwards, the air-fuel mixture is injected and now in the combustion clamp, just before the piston 8th reaches its top dead center, ignited (for example crank angle 355 degrees). Injection and / or ignition only after or when reaching top dead center is possible. After reaching top dead center, the piston moves 8th with expansion of the ignited gas back down in the direction of its bottom dead center. From top dead center, no more gas enters the pump chamber 18th sucked in and closes the inlet valve 83 .

In der weiteren Bewegung wird nun das im Pumpraum 18 vorhandene Gas (Frischluft) verdichtet (aufgeladen). Umgekehrt zur Bewegung zwischen dem unteren Totpunkt und dem oberen Totpunkt wird, werden ab dem Zeitpunkt, an dem der obere abdichtende Rand des Kolbens 8 sich über die Auslassöffnung 72b bewegt, diese wieder zum Brennraum hin freigegeben. Der Auslass in den Abgasstrang wird also geöffnet und das verbrannte Gas (Abgas) strömt aus der Auslassöffnung 72b in den Abgasstrang. Die Auslassöffnung 72b öffnet sich bei einem Kurbelwinkel, der sich bei obigen Schließwinkel aus der verwendeten Geometrie ergibt.In the further movement this is now the case in the pumping chamber 18th Existing gas (fresh air) compressed (charged). Conversely, the movement between the bottom dead center and the top dead center will be from the point in time at which the upper sealing edge of the piston 8th through the outlet opening 72b moved, this released again towards the combustion chamber. The outlet into the exhaust system is therefore opened and the burned gas (exhaust gas) flows out of the outlet opening 72b in the exhaust system. The outlet opening 72b opens at a crank angle that results from the geometry used at the closing angle above.

In der weiteren Bewegung zwischen dem unteren Totpunkt und dem oberen Totpunkt werden, wenn der obere abdichtende Rand des Kolbens 8 sich an den oberen Rändern der Einlassöffnungen 72a vorbei bewegt, diese wieder zum Brennraum hin freigegeben. Das verdichtete (aufgeladene) Gas im Pumpraum 18 strömt dann in den Brennraum 10 unter Verdrängung des Abgases ein. Beispielsweise öffnen sich die Zylinderwandüberströmungskanäle 70a bei einem Kurbelwinkel, der sich bei obigen Schließwinkel aus der verwendeten Geometrie ergibt. In dieser Phase findet der Ladungswechseln mit Spülung statt.In the further movement between the bottom dead center and the top dead center are when the upper sealing edge of the piston 8th on the upper edges of the inlet openings 72a moved past, this released again towards the combustion chamber. The compressed (charged) gas in the pump room 18th then flows into the combustion chamber 10 with displacement of the exhaust gas. For example, the cylinder wall overflow channels open 70a at a crank angle that results from the geometry used at the above dwell angle. In this phase the gas exchange with purging takes place.

Anschließend erreicht der Kolben wieder seinen unteren Totpunkt und bewegt sich, wie oben beschrieben zurück in Richtung des oberen Totpunkts.The piston then reaches its bottom dead center again and, as described above, moves back towards the top dead center.

Bei Betrieb im Mehrtaktverfahren wird das oben beschriebene Einspritzen von Kraftstoff bei im Bereich des oberen Totpunktes befindlichen Kolben ein oder mehrmals ausgelassen. Angewendet auf das obige Beispiel bedeutet dies, dass in der Bewegung des Kolbens in Richtung zu dem oberen Totpunkt die eingeströmte Frischluft mit dem durch das Spülen nicht ausgespülten Restabgas verdichtet wird und im Bereich des oberen Totpunkts keine Einspritzung und bevorzugt entsprechend auch keine Zündung erfolgt.When operating in the multi-stroke process, the injection of fuel described above is omitted one or more times when the piston is in the region of top dead center. Applied to the above example, this means that when the piston moves in the direction of top dead center, the fresh air that has flowed in is compressed with the residual exhaust gas that has not been flushed out by purging, and no injection and preferably no ignition takes place in the area of top dead center.

Es findet also keine mit der Verbrennung des Kraftstoffs einhergehende Expansion des im Brennraum befindlichen Gases statt. Stattdessen wird der Kolben durch das verdichtete Gas wieder zurück in Richtung des unteren Totpunkts bewegt. Die in der Expansion an den Kolben abgegebene Leistung entspricht hierbei (ohne Berücksichtigung von Reibungsverlusten) im Wesentlichen der Kompressionsarbeit, die vorher bei der Verdichtung durch die Kurbelwelle zur Bewegung des Kolbens in Richtung des oberen Totpunkts geleistet wurde, so dass die Kompression mit nachfolgender Expansion ohne Verbrennung im wesentlichen verlustfrei ist.There is therefore no expansion of the gas in the combustion chamber associated with the combustion of the fuel. Instead, the compressed gas moves the piston back towards bottom dead center. The power delivered to the piston during expansion corresponds (without taking into account friction losses) essentially the compression work that was previously performed during compression by the crankshaft to move the piston in the direction of top dead center, so that the compression with subsequent expansion without Combustion is essentially lossless.

Anschließend erfolgt, genauso wie bei der oben beschriebenen 360 Grad Drehung mit Einspritzung, ein Ladungswechsel durch Einströmen von Frischladung aus dem Pumpraum 18 über die Einlassöffnung 72a in den Brennraum 10 und entsprechende Spülung des Brennraums 10. Da der Brennraum 10 in diesem Fall nur Frischluft mit einem geringen Abgasanteil enthält, wird bei der nun vorliegenden Spülung der Abgasanteil bevorzugt weiter verringert.Then, just as with the above-described 360 degree rotation with injection, a charge change takes place through the inflow of fresh charge from the pump chamber 18th via the inlet port 72a into the combustion chamber 10 and corresponding flushing of the combustion chamber 10 . Because the combustion chamber 10 in this case only contains fresh air with a low proportion of exhaust gas, the exhaust gas proportion is preferably further reduced in the purging that is now present.

In der nun folgenden 360 Grad Kurbeldrehung kann entweder erneut eine Einspritzung erfolgen (Viertaktbetrieb) oder erneut keine Einspritzung erfolgen (Sechstaktbetrieb).In the following 360 degree rotation of the crank, either another injection can take place (four-stroke operation) or no injection can occur again (six-stroke operation).

Die Steuerung, ob oder ob nicht eingespritzt wird, erfolgt durch das Steuergerät 15a in Reaktion auf eine Leistungsanforderung (Gaspedalstellung) und mögliche weitere Parameter, wie Temperatur, Steigung, Drehzahl, Geschwindigkeit, gewünschter Kraftstoffverbrauch, gewünschte Betriebsart usw.The control unit controls whether or not injection takes place 15a in response to a power requirement (accelerator pedal position) and possible other parameters such as temperature, incline, speed, speed, desired fuel consumption, desired operating mode, etc.

2 zeigt ein Diagramm, aus dem Verläufe des Innendrucks (Bar, Y-Achse) in dem Brennraum über die Kurbeldrehung (Kurbelwinkel, X-Achse) und damit Kolbenbewegung gezeigt sind. Insbesondere zeigt die durchgezogene Linie den Druckverlauf im Viertaktbetrieb und die gestrichelte Linie den Druckverlauf im Zweitaktbetrieb. Wie ersichtlich ist, weist im Viertaktbetrieb die 360 Grad Kurbeldrehung ohne Einspritzung im OT 2 keinen weiteren Druckanstieg durch die Verbrennung des Kraftstoffs auf. Im Verbrennungstakt steigt der Druck im Viertaktbetrieb aufgrund der besseren Spülung hingegen auf höhere Werte als im Zweitaktbetrieb. 2 shows a diagram showing the internal pressure curves (bar, Y-axis) in the combustion chamber over the crank rotation (crank angle, X-axis) and thus piston movement. In particular, the solid line shows the pressure curve in four-stroke operation and the dashed line shows the pressure curve in two-stroke operation. As can be seen, in four-stroke operation the 360 degree crank rotation without injection in TDC 2 shows no further pressure increase due to the combustion of the fuel. In the combustion stroke, however, the pressure in four-stroke operation increases to higher values than in two-stroke operation due to the better purging.

Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.It is explicitly emphasized that all features disclosed in the description and / or the claims are viewed as separate and independent of one another for the purpose of the original disclosure as well as for the purpose of restricting the claimed invention, regardless of the combinations of features in the embodiments and / or the claims should. It is explicitly stated that all range specifications or specifications of groups of units disclose every possible intermediate value or subgroup of units for the purpose of the original disclosure as well as for the purpose of restricting the claimed invention, in particular also as a limit of a range specification.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

22
HubkolbenbrennkraftmaschineReciprocating internal combustion engine
33
MotorblockEngine block
44th
Zylindercylinder
66th
ZylinderwandCylinder wall
88th
Kolbenpiston
1010
BrennraumCombustion chamber
1212th
ZylinderkopfCylinder head
1414th
Zündkerzespark plug
1515th
EinspritzanlageInjection system
15a15a
SteuereinrichtungControl device
15b15b
EinspritzdüsenInjectors
15c15c
SteuerleitungControl line
15d15d
HochdruckleitungHigh pressure line
15e15e
Hochdruckpumpehigh pressure pump
1616
PumpraumgehäusePump chamber housing
1818th
PumpraumPumping room
2020th
KolbenstangePiston rod
2222nd
Wandwall
2424
DoppelkurbeltriebDouble crank drive
2626th
Dichtmittelsealant
2828
KurbeltriebgehäuseCrankcase
3030th
Kurbelcrank
3232
KurbelscheibeCrank disc
3434
Kurbelwellecrankshaft
3636
PleuelzapfenConnecting rod pin
3838
BefestigungsbereichAttachment area
4040
PleuelverbindungsbauteilConnecting rod connecting component
4141
Ansatzapproach
4242
PleuelConnecting rod
4444
VerbindungsbolzenConnecting bolt
70a70a
ZylinderwandüberströmungskanalCylinder wall transfer channel
70b70b
ZylinderwandausströmungskanalCylinder wall outflow channel
72a72a
EinlassöffnungInlet opening
72b72b
AuslassöffnungOutlet opening
74a74a
ÜberströmungseinlassOverflow inlet
74b74b
AuslassOutlet
7575
AbgasstrangExhaust system
7676
KolbenhemdPiston skirt
8383
EinlassventilInlet valve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 299182 A1 [0003]DE 299182 A1 [0003]

Claims (10)

Hubkolbenbrennkraftmaschine (2) mit mindestens einem Zylinder (4) mit einer Zylinderwand (6), einem Kolben (8), der in dem Zylinder (6) entlang einer Bewegungsachse zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt bewegbar ist, wobei von der Zylinderwand (6) und dem Kolben (8) oberhalb des Kolbens (8) mindestens ein Teil eines Brennraums (10) begrenzt ist, in dem ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff unter Erzeugung einer Expansion eines Brenngases verbrennbar ist, einer auf der von dem Brennraum (10) abgewandten Seite des Kolbens (8) am Kolben (8) angebrachten oder ausgebildeten Kolbenstange (20), einem Kurbeltrieb (24) mit einer Kurbelwelle (34), mit der der Kolben (8) derart gekoppelt ist, dass der Kolben (8) bei Drehung der Kurbelwelle um 360 Grad Kurbelwinkel von einem oberen Totpunkt (OT) zu einem unteren Totpunkt (UT) und wieder zu dem oberen Totpunkt (OT) zurück bewegt wird, und einer mittels einer Steuereinrichtung (15a) elektronisch gesteuerten Einspritzanlage (15) zum Einleiten von Kraftstoff in den Brennraum (10) oder einen Einlasskanal, bei der in der Zylinderwand (6) mindestens eine Einlassöffnung (72a) in den Brennraum (10) und mindestens eine Auslassöffnung (72b) aus dem Brennraum (10) vorgesehen sind, die in der Bewegung des Kolbens (8) von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt durch den Kolben (8) zum Ladungswechsel freigegeben werden, die Steuereinrichtung (15a) derart ausgebildet ist, dass die Hubkolbenbrennkraftmaschine (2) wahlweise in einem Zweitaktverfahren, bei dem mindestens einmal je einer 360 Grad Kurbeldrehung eingespritzt wird, oder in einem Mehrtaktverfahren, bei dem zwischen zwei 360 Grad Kurbeldrehungen, bei denen jeweils mindestens einmal eingespritzt wird, bei einer 360 Grad Kurbeldrehung oder mehreren 360 Grad Kurbeldrehungen hintereinander keine Einspritzung erfolgt, betreibbar ist.Reciprocating internal combustion engine (2) with at least one cylinder (4) with a cylinder wall (6), a piston (8) which is movable in the cylinder (6) along a movement axis between a top dead center and a bottom dead center, at least a part of the cylinder wall (6) and the piston (8) above the piston (8) Combustion chamber (10) is limited, in which a mixture of air and fuel is combustible with the generation of an expansion of a fuel gas, a piston rod (20) attached to or formed on the piston (8) on the side of the piston (8) facing away from the combustion chamber (10), a crankshaft drive (24) with a crankshaft (34) to which the piston (8) is coupled in such a way that the piston (8) moves from top dead center (TDC) to bottom dead center (BDC) when the crankshaft rotates through 360 degrees crank angle ) and is moved back to top dead center (TDC), and an injection system (15) electronically controlled by means of a control device (15a) for introducing fuel into the combustion chamber (10) or an inlet duct, in the In the cylinder wall (6) at least one inlet opening (72a) into the combustion chamber (10) and at least one outlet opening (72b) from the combustion chamber (10) are provided, which in the movement of the piston (8) from the top dead center to the lower Dead center are released by the piston (8) for gas exchange, the control device (15a) is designed in such a way that the reciprocating internal combustion engine (2) is optionally in a two-stroke process, in which at least once a 360 degree crank rotation is injected, or in a multi-stroke process, in which between two 360 degree crank rotations, each of which at least once is injected, with a 360 degree crank rotation or several 360 degree crank rotations in succession, no injection takes place, can be operated. Hubkolbenbrennkraftmaschine (2) nach Anspruch 1, bei der bei Betrieb im Mehrtaktverfahren und bei Einspritzung direkt oder indirekt in den Brennraum bei jeder der 360 Grad Kurbeldrehungen bei denen keinen Einspritzung erfolgt, in der Bewegung des Kolbens (8) vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt eine Verdichtung und in der entgegengesetzten Bewegung des Kolbens (8) vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt eine der Verdichtung entsprechende Expansion ohne Verbrennung stattfindet.Reciprocating internal combustion engine (2) according to Claim 1 , in which when operating in the multi-stroke process and when injecting directly or indirectly into the combustion chamber with each of the 360 degree crank rotations during which no injection takes place, a compression in the movement of the piston (8) from bottom dead center to top dead center and in the opposite movement of the Piston (8) from top dead center to bottom dead center an expansion corresponding to the compression takes place without combustion. Hubkolbenbrennkraftmaschine (2) nach Anspruch 1 oder 2, bei der unabhängig davon, ob ein Betrieb im Zweitakt- oder Mehrtaktverfahren vorliegt, je 360 Grad Kurbeldrehung ein Ladungswechsel erfolgt.Reciprocating internal combustion engine (2) according to Claim 1 or 2 , in which, regardless of whether it is operated in two-stroke or multi-stroke mode, a charge change takes place every 360 degrees of crank rotation. Hubkolbenbrennkraftmaschine (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der auf der von dem Brennraum (10) abgewandten Seite des Kolbens (8) ein Pumpraum (18) ausgebildet ist, dessen Volumen sich mit der Bewegung des Kolbens (8) gegenläufig zu dem des Brennraums (10) ändert und der über ein Ventil (83) mit einer Umgebung verbunden ist, wobei in der Bewegung des Kolbens (8) von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt wenigstens teilweise ein Füllen des Pumpraums (18) mit Gas erfolgt und in der Bewegung des Kolbens von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt wenigstens teilweise ein Verdichten des im Pumpraum (18) befindlichen Gases erfolgt, die Kolbenstange (20) sich durch den Pumpraum (18) entlang der Bewegungsachse des Kolbens (8) erstreckt und abgedichtet durch eine Wand (22) des Pumpraums (18) geführt ist, die Einlassöffnung (72a) über einen Kanal (70a) mit dem Pumpraum (8) verbunden ist.Reciprocating internal combustion engine (2) according to one of the Claims 1 to 3 , in which a pump chamber (18) is formed on the side of the piston (8) facing away from the combustion chamber (10), the volume of which changes with the movement of the piston (8) in the opposite direction to that of the combustion chamber (10) and which changes via a Valve (83) is connected to an environment, with the movement of the piston (8) from the bottom dead center to the top dead center at least partially filling the pump chamber (18) with gas and the movement of the piston from the top dead center The gas in the pump chamber (18) is at least partially compressed at the bottom dead center, the piston rod (20) extends through the pump chamber (18) along the axis of movement of the piston (8) and is sealed by a wall (22) of the pump chamber (18) ), the inlet opening (72a) is connected to the pump chamber (8) via a channel (70a). Hubkolbenbrennkraftmaschine (2) nach Anspruch 4, bei der die Einlassöffnung (72a) und die Auslassöffnung (72b) derart ausgebildet sind, dass die Auslassöffnung (72b) in der Bewegung des Kolbens (8) von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt vor der Einlassöffnung (72a) geöffnet wird und bevorzugt zum Zeitpunkt der Öffnung der Einlassöffnung (72a) der Druck in dem Pumpraum höher als der Druck in dem Brennraum ist.Reciprocating internal combustion engine (2) according to Claim 4 , in which the inlet opening (72a) and the outlet opening (72b) are designed such that the outlet opening (72b) is opened in the movement of the piston (8) from the top dead center to the bottom dead center in front of the inlet opening (72a) and preferably at the time of the opening of the inlet opening (72a), the pressure in the pump chamber is higher than the pressure in the combustion chamber. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 4 oder 5, bei der Einlassöffnung (72a) als Abschnitt eines Überströmsteuerschlitzes ausgebildet ist, der in der Zylinderwand (6) ausgebildet ist und den Pumpraum (18) und den Brennraum (10) mindestens bei in unterem Totpunkt befindlichem Kolben verbindet.Reciprocating internal combustion engine according to Claim 4 or 5 , in which the inlet opening (72a) is designed as a section of an overflow control slot which is formed in the cylinder wall (6) and connects the pump chamber (18) and the combustion chamber (10) at least when the piston is in bottom dead center. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, bei der in der Zylinderwand und/oder einer Kopfwand, die den Brennraum von oben verschließt, ein Entlüftungsventil vorgesehen ist, dass elektronisch gesteuert in einer Bewegung von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt und wieder zurück öffenbar ist, wenn bei der Zurückbewegung des Kolbens von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt keine Verbrennung stattfindet.Reciprocating internal combustion engine according to Claim 1 , in which a vent valve is provided in the cylinder wall and / or a head wall that closes the combustion chamber from above, which can be opened electronically controlled in a movement from the bottom dead center to the top dead center and back again when the piston moves back no combustion takes place from the top dead center to the bottom dead center. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der der Kurbeltrieb als Doppelkurbeltrieb ausgebildet ist, der zwei gegensinnig mit gleicher Drehzahl drehende Kurbeln aufweist, die jeweils über ein Pleuel mit der Kolbenstange verbunden sind, so dass der Kolben mit dem Doppelkurbeltrieb derart gekoppelt ist, dass der Kolben bei Drehung des Doppelkurbeltriebes um 360 Grad Kurbelwinkel von einem oberen Totpunkt zu einem unteren Totpunkt und wieder zu dem oberen Totpunkt zurück bewegt wird.Reciprocating internal combustion engine according to one of the Claims 1 to 7th , in which the crank drive is designed as a double crank drive, which has two cranks rotating in opposite directions at the same speed, which are each connected to the piston rod via a connecting rod, so that the piston is coupled to the double crank drive in such a way that the piston is reversed when the double crank drive rotates 360 degrees crank angle from a top dead center to a lower one Dead center and back again to the top dead center. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die ventiltriebfrei ausgebildet ist.Reciprocating internal combustion engine according to one of the Claims 1 to 8th , which is designed without a valve drive. Verfahren zum Betreiben einer Hubkolbenbrennkraftmaschine deren Ladungswechsel in dem Brennraum über Öffnungen in der Zylinderwand, die vom Kolben verschließbar sind, erfolgt, mit den Schritten in einer Zweitakt-Betriebsart, Starten und Beenden eines Einspritzvorgangs von Kraftstoff in den Brennraum jede 360 Grad Kurbeldrehung, in einer Mehrtakt-Betriebsart, Starten und Beenden eines Einspritzvorganges jede zweite, dritte oder vierte 360 Grad Kurbeldrehung, und Umschalten zwischen der Zweitakt-Betriebsart und der Mehrtakt-Betriebsart.Method for operating a reciprocating internal combustion engine, the gas exchange of which takes place in the combustion chamber via openings in the cylinder wall which can be closed by the piston, with the following steps in a two-stroke operating mode, starting and stopping an injection process of fuel into the combustion chamber every 360 degrees of crank rotation, in a multi-stroke operating mode, starting and ending an injection process every second, third or fourth 360 degree crank rotation, and Switching between the two-stroke mode and the multi-stroke mode.
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