DE19610144C2

DE19610144C2 - Viertaktdieselbrennkraftmaschine, mit oder ohne Aufladung

Info

Publication number: DE19610144C2
Application number: DE19610144A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Wirth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1996-03-15
Publication date: 1998-07-09
Anticipated expiration: 2016-03-16
Also published as: DE19610144A1; DE19719663C2; DE19719663A1

Description

Es sind Brennkraftmaschinen bekannt, welche ähnliche Zielsetzungen haben, jedoch unterscheiden sie sich im Einsatz der Mittel.

Bei der aus der DE-AS 10 03 986 bekannten Viertakt-Brenn kraftmaschine werden jeweils zwei nicht benachbarte Zylinder über einen Verbindungskanal verbunden, wobei Abgase jeweils eines Zylinders zur Aufladung eines zugeordneten zweiten Zylinders benutzt werden. Dabei sollen sich Abgas und Frischgas im Zylinder nicht vermischen.

Aus der DE-PS 935 337 ist es bekannt, eine ungesteuerte, federbelastete Drehklappe als Steuer klappe für das ausströmende Abgas vorzusehen. Hier bei ergeben sich hohe Abgasströmungsverluste.

Die Erfindung betrifft eine Viertaktdieselbrennkraftmaschine, welche in Teilbereichen einen erweiterten Funktionsablauf als die bekannten Viertaktdieselbrennkraftmaschinen hat. Als Ziel wird angestrebt, die Energie die in den Abgasen am Ende des Arbeitstaktes vorhanden ist auszunützen. Erreicht werden soll dieses auf zwei Wegen, zum ersten, soll die Temperatur der angesaugten Verbrennungsluft nach dem Schließen des Einlaßventils, und vor dem Verdichten, ohne eine Energiezufuhr von außen, gesteigert werden, so daß zum Einspritzzeitpunkt, bei gleichem Verdichtungsverhältnis, eine höhere Temperatur und ein höherer Druck in dem verdichteten Gas-Luft-Gemisch zum Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung in dem Zylinder vorhanden ist. Dieser Umstand würde zu einer besseren Verbrennung des eingesetzten Kraftstoffes führen. Als Folge würde sich der Explosionsdruck im Zylinder erhöhen was zu einer Leistungssteigerung führen würde, und es würde sich eine bessere Kraftstoffausnutzung ergeben. Die Ursache für den Leistungsgewinn ist dadurch begründet, daß die angesaugte Verbrennungsluft noch vor dem Verdichten von den heißen Abgasen, auf eine hohe Temperatur erwärmt wird. Im Abgasbereich ergeben sich durch die höheren Zünd- und Verbrennungstemperaturen, Veränderungen in der Qualität der Abgase. Durch die Möglichkeit der Zuführung von irgendwelchen Stoffen, lassen sich die Verbrennungsabläufe und die Abgase verändern.

Zum Erreichen der oben beschriebenen Ziele, ist die Einrichtung von Funktionseinheiten, welche aus jeweils zwei nebeneinanderliegenden Zylinder und Kolbenpaaren bestehen und welche von je einem Kurbelzapfen in gleicher Stellung der Kurbelwelle betrieben werden. Bedingung: Die beiden Zylinder und Kolbeneinheiten einer Funktionseinheit, müssen im Takt versetzt arbeiten, das heißt, es befinden sich in der Stellung unterer Totpunkt der eine Kolben am Ende des Ansaugtaktes und der andere Kolben am Ende des Arbeitstaktes (Abb. 1). Die beiden Zylinder einer Funktionseinheit sind im unteren Totpunkt über einen Verbindungskanal verbunden (3, Abb. 2), durch diesen findet ein gegenseitiger Gasaustausch statt. Das heißt von dem Zylinder, welcher sich am Ende des Arbeitstaktes befindet, treten heiße Gase in den anderen Zylinder, der sich am Ende des Ansaugtaktes befindet über Abgasrückführung und heizen die im Zylinder befindliche Verbrennungsluft auf. Das Einlaßventil des jeweiligen Zylinders muß zu diesem Zeitpunkt geschlossen sein. Die Steuerung dieses Ablaufes kann über den Querschnitt des Verbindungskanals, (3) und den Einbau einer speziellen Drosselklappe (4, Abb. 3) zur Steuerung bei veränderten Drehzahlen erfolgen. Mit einer Schräge am Kolben (6, Abb. 3) und der Höhe des Verbindungskanals (3, Abb. 3) wird das Zeitfenster des Vorgangs steuerbar. Das Auslaßventil des Zylinders, welcher sich im Ausstoßtakt befindet, öffnet sich erst, wenn der Kolben auf seinem Weg nach oben den Verbindungskanal passiert hat, da zu diesem Zeitpunkt nur noch geringe Mengen druckloser Auspuffgase zum Ausstoß vorhanden sind, kann deshalb das Auslaßventil verkleinert werden. Es ist notwendig, daß der Kolben, länger als der Kolbenhub ist, denn der Verbindungskanal muß zum Kurbelgehäuse in der Kolbenstellung oberer Totpunkt abgeschlossen sein.

Zum zweiten, ist an dem Verbindungskanal (3) eine Abgasturbine angebaut (5, Abb. 3) wobei von derselben, die noch energiereichen Abgase zum Antrieb genutzt werden. Durch den kurzen und direkten Weg der Abgase ergibt sich eine höhere Energieausbeute gegenüber den herkömmlichen Abgasturbinen. Der Druckabbau in dem Verbindungskanal (3) durch die Abgasturbine, verhindert, daß der Druck in dem jeweils anderen aufgeladenen Zylinder zu hoch ansteigt.

Zu dem Betrieb der Abgasturbine kann in den Verbindungskanal als Variante eine freischwingende Steuerklappe (7, Abb. 4) eingebaut werden, welche von dem Gasstrom in die erforderliche Stellung gebracht wird, um die Abgase gelenkt der Abgasturbine (5, Abb. 3) zuzuführen.

Jeder einzelnen Funktionsgruppe ist eine Abgasturbine zugeordnet. Bei 4- oder Mehr zylindermotoren werden zwei nebeneinanderliegende Zylinder als eine Funktionsgruppe betrieben.

Es besteht auch eine weitere Möglichkeit bei Motoren mit der Taktfolge 1.3.2. 4 die Zylinder 1 und 3 und die Zylinder 2 und 4 zu je einer Funktionsgruppe zusammenzufassen. Bei dieser Lösung müßten die Funktionsgruppen an den gegenüberliegenden Seiten des Motors angebracht werden. Durch den längeren Abgaskanal ergäben sich Nachteile verschiedener Art zum Beispiel Leistungsabfall an der Abgasturbine, erhöhter Bauaufwand und mehr.

Bezugszeichenliste

Abb.

1 Funktionseinheit

1

Kolben

2

Zylinder

6

Kolbenschräge

Abb.

2 Schnitt A-A

1

Kolben

2

Zylinder

3

Verbindungskanal

5

Abgasturbine

8

Zuführung für X

Abb.

3 Schnitt B-B

1

Kolben

3

Verbindungskanal

4

Drosselschieber

5

Abgasturbine

6

Kolbenschräge

Abb.

4 Schnitt A-A

3

Verbindungskanal

7

Steuerklappe

Claims

1. Viertaktdieselbrennkraftmaschine mit oder ohne Aufladung deren Zylinderzahl durch 2 teilbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß immer zwei nebeneinanderliegende Zylinder einer Funktionseinheit angehören, wobei die beiden Zylinder einer Einheit im unteren Totpunkt durch Schlitze in den Zylindern und einen Verbindungskanal (3) miteinander verbunden sind und an diesen Kanal eine Abgasturbine (5) angebaut ist, welche von den Abgasen des sich am Ende des Verbrennungstaktes befindenden Zylinders angetrieben wird, und wobei die Kolben einer Funktionseinheit länger als der Kolbenhub sind und von je einem Kurbelzapfen der Kurbelwelle angetrieben werden und in den beiden Zylindern immer die gleiche Stellung einnehmen jedoch im Takt versetzt arbeiten, das heißt, der eine Kolben im Zylinder einer Funktionseinheit befindet sich am Ende des Ansaugtaktes, während sich der andere Kolben im Zylinder einer Funktionseinheit am Ende des Verbrennungstaktes befindet. Bei der nächsten Umdrehung ist die Situation umgekehrt.

2. Viertaktdieselbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Steuerung der Abgase, in den Verbindungskanal (3) eine freischwingende Steuerklappe (7) eingebaut ist, welche durch den Abgasstrom in die funktionelle Stellung gebracht wird.

3. Viertaktdieselbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Steuerung bei unterschiedlichen Drehzahlen Drosselklappen oder Drosselschieber (4) zur Querschnittsveränderung in den Verbindungskanal (3) eingebaut werden.

4. Viertaktdieselbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Verbindungskanal (3) Einrichtungen angebracht werden, welche die Zufuhr von irgendwelchen Stoffen in den Verbindungskanal möglich machen (8).

5. Viertaktdieselbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Motorkolben zu der Steuerung des Zeitfensters, in dem Bereich des Zylinderdurchbruchs, eine Schräge angebracht ist (6).