DE202011107479U1

DE202011107479U1 - Verbrennungsmotor

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Publication number: DE202011107479U1
Application number: DE202011107479U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2011-12-23
Anticipated expiration: 2021-11-05

Abstract

Verbrennungsmotor (Ilmor Engineering) mit folgenden Merkmalen: – mit einem Turbo ausgestatteter, Dreizylinder-Fünftaktverbrennungsdieselmotor mit zwei Hauptzylinder und einem Hilfszylinder – der Hilfszylinder (6) mit größerem Durchmesser dient zur Funktion über dem Kolben dank Restausdehnung der Abgase während des fünften Takts – Nockenwelle zusammen mit den Vorrichtungen VVT-i (Variable Valve Timing) und elektronische Drosselklappe zur Steuerung der Funktion der Einlass- u. Auslassventile der Zylinder (4, 5, 6), welcher sich dadurch auszeichnet, dass der genannte Verbrennungsmotor im Modus HCCI gemäß Mehrherdverbrennungstechnologie eines niedrig angereicherten Arbeitsgemischs läuft, unabhängig von der Art des Brennstoffs dank der Verwendung folgender Funktionsoptionen: – regulierbares System (2) zum Einspritzen des Treibstoffs mit einer Dosis erhitzter Abgase – regulierbares elektrohydraulisches System (3) (Fiat-Multiair) zur Steuerung der Einlass- u. Auslassaktuatoren, anstelle beider Nockenwellen – Synchronisationsblock (8), zusammen mit den Zylindern-Gebern (elektrische Pumpe) für die Speisung des regulierbaren elektrohydraulischen Systems (3) zur Steuerung der Einlass-...

Description

Im Motor von Ilmor Engineering werden die erhitzten Abgase in einen weiteren Zylinder geleitet, wo sie zusätzlich Arbeit ausführen.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Ausstattung von Fünf-Takt-Turbodieselmotoren mit drei Zylindern (Ilmor) durch die Funktionsoptionen zur Umwandlung seines Betriebs aus dem Modus „Diesel” in den Modus HCCI gemäß Mehrherdverbrennungstechnologie ( DE 20 2010 006 911.4 ; DE 20 2010 013 762.4 ; DE 20 2011 002 385 )).
Dieses Ziel wird durch die Merkmale der Erfindungsformel erreicht.
In Bild 1 ist in Übereinstimmung mit der Bezugszeichenliste eine Prinzipskizze der vorgeschlagenen Vorrichtung dargestellt.
Die vorgeschlagene Vorrichtung funktioniert folgendermaßen:
Drei Zylinder eines Fünftakt-Verbrennungsmotors haben verschiedene Innendurchmesser. Die Zylinder (4) und (5) funktionieren nach dem gewöhnlichen Viertakt-Zyklus. Während des vierten Takts gelangen die Abgase aus den kleinen Zylindern in den großen Zylinder (6) und werden komprimiert. Die Restausdehnung der Abgase im Zylinder (6) erzeugt den fünften Arbeitstakt.
Da für ein beständiges Funktionieren im Modus HCCI im ganzen Belastungsbereich eine streng ausbalancierte Zusammensetzung des niedrig angereicherten Arbeitsgemischs eine große Bedeutung hat, wird in der vorgeschlagenen Vorrichtung ein regulierbares System (2) zum Einspritzen des Treibstoffs zusammen mit einer Dosis erhitzter Abgase verwendet.
Aus dem gleichen Grund wurden die beiden Nockenwellen durch ein regulierbares elektro-hydraulisches System (3) (Fiat-Multiair) zum Steuern der Aktuatoren der Einlass- u. Auslassventile ausgewechselt. Das genannte System erlaubt das Luft-Treibstoff Gemisch zu nahezu jedem beliebigen Zeitpunkt und in fast jeder gewünschten Menge in die Zylinder (4, 5) einzuspritzen. Dank des Synchronisationsblocks (8) unterstützt das System (Fiat-Multiair) das Funktionieren der Einlass- u. Auslassventile dank der Speisung der elektrohydraulischen Aktuatoren von System (3) von den Zylindern-Gebern (elektrische Pumpe) von Block (8).
Außerdem ist aus Gründen der Treibstoffersparnis sowie des Anwachsens des Drehmoments die Kurbelwelle mit der Vorrichtung (7) zur Änderung der Komprimierungsstufe ausgestattet (Variable Compression Rate-Envera). In der genannten Vorrichtung dreht der hydraulische Aktuator den Exzenter, welcher die Kurbelwelle relativ des Zylinderkopfblocks, in Abhängigkeit von der Belastung, anhebt und senkt.
Während des Anlassens eines kalten Motors schaltet sich der Erhitzer für die Luft ein, welcher in der Turbine (11) eingebaut ist. Dadurch benötigt der vorliegende Motor keine Glühkerzen.
Die Höhe des Drucks, welcher durch die elektrohydraulische Pumpe von Block (8) erzeugt wird, ist direkt proportional zur Druckstufe auf das Gaspedal (Block 1). Das System (3) Fiat-Multiair erfüllt hierbei die Funktion einer elektronischen Drosselklappe, mittels mehr oder weniger voller Öffnung der Auslassventile der Zylinder, in Abhängigkeit von der Druckstufe auf das Gaspedal (Block 1).
Im Modus von mittleren Motordrehzahlen (Block 1) schaltet das System (3) Fiat-Multiair die Gruppe der Arbeitszylinder mittels Zwangsverschluss deren Ein- u. Auslassventile ab. Im Modus von höheren Motordrehzahlen (Block 1) funktionieren die Ein- u. Auslassaktuatoren (3) der genannten Zylindergruppe gemäß Signale von Block (8).
Während des Anhaltens mit ausgeschalteter Transmission (Block 1) erfüllt das System (3) Fiat-Multiair die Funktion einer START-STOP Vorrichtung, dank Zwangsverschluss der der Einlassventile mit Hilfe der Einlassaktuatoren (3).
In der Annahme, dass das Verbrennen des Arbeitsgemischs im Modus HCCI einen Plasmacharakter hat, werden die Brennkammern der Hauptzylinder (4) und (5) mit den Lasern (9; 10) bestrahlt, um eine Initialisierung des Verbrennungsprozesses bei niedriger Temperatur zu ermöglichen.
Der Steuerblock (1) führt aufgrund der Signale der notwendigen Geber die Koordinierung aller Komponenten der Vorrichtung aus.
Die aufgezählten Optionen können in beliebigen Viertaktmotoren (Otto, Diesel) verwendet werden, u. a. in Motoren mit getrennten Zyklen (Scudery: Split-Cycle Combustion), für die Umwandlung ihres Laufs in den HCCI-Modus (Homogeneous charge compression).
Die genannte Erfindung hat folgende Vorteile:

1. Fehlen beider Nockenwellen mit VVT-i (Variable Valve Timing) und elektronischer Drosselklappenvorrichtung
2. Hoher Drehmomentverlauf über den gesamten Drehzahlbereich
3. Fehlen eines Katalysators (aufgrund HCCI-Modus) sowie von Glühkerzen
4. Geringster Treibstoffverbrauch von beliebigem Treibstoff aufgrund HCCI-Modus bei sämtlichen Belastungsmodi

Bezugszeichenliste

1: Steuerblock zusammen mit den Gebern „Treibstoffart”, „Gewicht”, „Motordrehzahl” u. „Gaspedal”
2: Regulierungssystem zum Einspritzen von Treibstoff mit einer Dosis erhitzter Abgase
3: Reguliertes elektrohydraulisches System (Fiat-Multiair) zum Steuern der Einlass- u. Auslassaktuatoren
4: Linker Hauptzylinder mit Einlass- u. Auslassventilen
5: Rechter Hauptzylinder mit Einlass- u. Auslassventilen
6: Mittelzylinder für die Abgase (mit Einlass- u. Auslassventilen)
7: Kurbelwelle zusammen mit dem hydraulischen Aktuator zur Änderung der Komprimierungsstufe
8: Synchronisationsblock zusammen mit den Zylindern-Gebern (elektrische Pumpe) zur Speisung des regulierbaren elektrohydraulischen Systems (Fiat-Multiair) zum Steuern der Einlass- u. Auslassaktuatoren
9: Laser zum Bestrahlen der Brennkammer des linken Hauptzylinders
10: Laser zum Bestrahlen der Brennkammer des rechten Hauptzylinders
11: Turbine mit der Vorrichtung zum Erhitzen der Luft zum Zeitpunkt des Anlassens des kalten Motors

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202010006911 [0002]
DE 202010013762 [0002]
DE 202011002385 [0002]

Claims

Verbrennungsmotor (Ilmor Engineering) mit folgenden Merkmalen: – mit einem Turbo ausgestatteter, Dreizylinder-Fünftaktverbrennungsdieselmotor mit zwei Hauptzylinder und einem Hilfszylinder – der Hilfszylinder (6) mit größerem Durchmesser dient zur Funktion über dem Kolben dank Restausdehnung der Abgase während des fünften Takts – Nockenwelle zusammen mit den Vorrichtungen VVT-i (Variable Valve Timing) und elektronische Drosselklappe zur Steuerung der Funktion der Einlass- u. Auslassventile der Zylinder (4, 5, 6), welcher sich dadurch auszeichnet, dass der genannte Verbrennungsmotor im Modus HCCI gemäß Mehrherdverbrennungstechnologie eines niedrig angereicherten Arbeitsgemischs läuft, unabhängig von der Art des Brennstoffs dank der Verwendung folgender Funktionsoptionen: – regulierbares System (2) zum Einspritzen des Treibstoffs mit einer Dosis erhitzter Abgase – regulierbares elektrohydraulisches System (3) (Fiat-Multiair) zur Steuerung der Einlass- u. Auslassaktuatoren, anstelle beider Nockenwellen – Synchronisationsblock (8), zusammen mit den Zylindern-Gebern (elektrische Pumpe) für die Speisung des regulierbaren elektrohydraulischen Systems (3) zur Steuerung der Einlass- u. Auslassaktuatoren – Vorrichtung einer elektronischen Drosselklappe auf Basis des Systems (3) Fiat-Multiair, mittels mehr oder weniger voller Öffnung der Einlassventile der Zylinder, in Abhängigkeit der Druckstufe auf das Gaspedal – Vorrichtung zum Abschalten der Gruppe von Arbeitszylindern aus Basis von System (3) Fiat-Multiair im Modus von mittleren Motordrehzahlen, mittels Zwangsverschluss deren Ein- u. Auslassventile, wobei im Modus von hohen Motordrehzahlen die Ein- u. Auslassaktuatoren (3) der genannten Zylindergruppe gemäß Signale von Block (8) funktionieren – START-STOP Vorrichtung für den Motor auf Basis von System (3) Fiat-Multiair, beim Anhalten mit ausgeschalteter Transmission, mittels Zwangsverschluss der Einlassventile mit Hilfe der Einlassaktuatoren (3) – Hydraulischer Aktuator (Envera), der auf der Kurbelwelle zur Änderung der Komprimierungsstufe angebracht wird (Variable Compression Rate) – Turbine (11) mit einer Vorrichtung zum Erhitzen der Luft zum Zeitpunkt des Anlassens eines kalten Motors – Laser (9, 10) zum Bestrahlen der Brennkammern der Hauptzylinder (4, 5) zur Initialisierung des Verbrennungsprozesses im HCCI-Modus bei niedrigerer Temperatur, wobei die aufgezählten Optionen unter der Kontrolle des Steuerblocks (1) funktionieren, zusammen mit den Gebern „Treibstoffart”, „Gewicht”, „Motordrehzahl” und „Gaspedal”.