DE2156586B2 - Viertakt-brennkraftmaschine mit ueberstroemkanalsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Viertakt-Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder, in dem ein Kolben hin- und herbeweglich ist, wobei der Zylinder gesteuerte Ein- und Auslaßkanäle und eine Zündeinrichtung und gegebenenfalls eine Einspritzdüse aufweist, die Unterseite des Kolbens auf einen im wesentlichen vom Zylinder gebildeten Kompressionsraum einwirkt, dessen Einlaß von einem Ventil beherrscht ist und der durch ein gesteuertes Überströmkanalsystem mit dem Arbeitsraum des Zylinders verbunden ist und komprimierte Luft zum Nachladen und zur Luftanreicherung der Abgase zu ihrer Oxydation liefert.

Bei einer solchen bekannten Maschine nach der nung einer besonderen Luftquelle bzw. Pumpe aufwendig.

Aus der DT-PS 2 74 801 ist eine mit Kurbelkastenpumpe ausgestattete Viertaktbrennkraftmaschine bekannt, in deren Überströmkanal für Luft oder Gemisch ein durch die Nockenwelle gesteuertes Ventil angeordnet ist. Dabei wird aber jeweils in den Arbeitsraum eingespeist, so daß die oben angegebenen Nachteile auftreten.

Die US-PS 23 16 618 beschreibt eine Brennkraftmaschine mit einem Abzweig von der Luftzuführungsleitung zu dem Auslaßkanal mit dem Zweck, daß durch eine besondere Steuerung des Auslaßventils auch durch dieses beim Ansaughub Luft eintreten kann. Dabei sind den Ein- und Auslaßventilen besondere Drosselklappen vorgeschaltet. Diese Ausführung hat den Nachteil, daß Abgase in diesen Abzweig gelangen, so daß auch die angesaugte Luft verunreinigt wird bzw. Abgase unmittelbar zurückgesaugt werden. Der Zweck dieser Ausführung liegt in einer Leistungssteigerung durch Luftanreicherung des angesaugten Gemisches, wobei die Erfüllung dieses Zwecks zweifelhaft ist. Eine Anreicherung der Abgase wird auf Grund ihrer Expansion, die sich in den Abzweig fortsetzt, nicht erreicht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs angegebene Maschine dahingehend auszubilden, daß mit einfachen Mitteln auch die Nachverbrennung verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Überströmkanalsystem ein Ventil mit Abzweig in den Auslaßkanal vorgesehen ist und das Ventil insbesondere durch eine Nockenwelle derart gesteuert ist, daß nach dem Arbeitshub des Kolbens das Überströmkanalsystem an den Auslaßkanal angeschlossen ist und komprimierte Luft in den Auslaßkanal liefert. Die Erfindung ermöglicht die Einbringung großer Luftvolumina zum Nachladen und zur Nachverbrennung, insbesondere ohne Belastung des Auslaßventils, mit einer einfachen und vor allem robusten Ausführung. Eine solche Lösung ist für Motoren mit fest angeordneten Zylindern und auch für Drehkolbenmotoren vorgesehen, wobei das Ventil in Abhängigkeit von der Einstellung der Nockenwelle, gegebenenfalls unter

DT-OS 16 Ol 349 liefert ein Ringraum unter einer Stufe

des Kolbens durch Überströmkanäle komprimierte Luft

jeweils in den Arbeitsraum, so daß eine Nachladung und _ - -

Spülung erfolgt. Bei einer Spülung durch das geöffnete 45 gleichzeitiger Einbeziehung des als Rotor ausgeführten

Auslaßventil entstehen in diesem hohe Strömungsgeschwindigkeiten, die zu Schwingungen führen können und auch eine Erhitzung dieses Ventils bewirken. Offenbar aus diesem Grunde ist der Kompressionsraum verhältnismäßig klein ausgeführt, und ferner ist eine besonders aufwendige Zuführungssteuerung für Luft zu dem Kompressionsraum vorgesehen, um die komprimierte Luft gerade zum Spülen gering zu halten.

Das zu diesem Zweck im Zuführungskana) vorgesehene Ventil steht unter einer Steuerung von der Nockenwelle her und sorgt dafür, daß zur Nachladung eine volle Luftmenge und zum Spülen eine herabgesetzte Luftmenge eingelassen wird. Die Wirkung ist daher, abgesehen von den obenerwähnten Mängeln, beschränkt.

Die US-PS 33 85 035 zeigt eine Ausführung, bei welcher die Abgase an der Außenseite des Auslaßventils mit Luft angereichert werden, indem eine besondere Luftquelle in Form beispielsweise einer Pumpe angeordnet wird und die Einspeisungskanäle besonders ausgebildet werden, um einen Saugeffekt von den Abgasen her zu ermöglichen. Diese Ausführung verzichtet auf eine Nachladung und ist durch Anord-Zylinders vom Stator gesteuert wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Diese zeigt

eine schematische Schnittansicht einer Kolben-Zylinder-Motorbaugruppe, in welcher die Erfindung nur an Hand einer Motorzylindereinheit gezeigt ist.

Für einen Viertakt-Motor ist es bekannt, daß einem Saughub in einer Richtung ein Kompressionshub in der entgegengesetzten Richtung folgt, worauf nach Zündung der Arbeitshub stattfindet und sich dann der Ausstoßhub anschließt.

Dabei werden diese Hübe in ihrer Funktion durch Ventile oder Schieber unterstützt, die zweckentsprechend gesteuert sind. Es handelt sich um Ein- und Auslaßventile oder -Schieber, welche unter Steuerung einer Nockenwelle stehen, die in Abhängigkeit von der Umdrehung der Kurbelwelle angetrieben sind, mit welcher sich auch der Arbeitskolben bewegt. Die Ventile können im Zylinderkopf angeordnet sein, aber auch als Schieberventile in Zylinderseitenwänden vorgesehen sein, und zwar in der Nähe des Zylinderkopfes. Weiterhin wird in Abhängigkeit vom Arbeitshub

eine Zündeinrichtung oder Einspritzdüse gesteuert, die ■lach dem Kompressionshub wirksam wird. Das ist bekannt, und jede bekannte Art der S:?uerung zum Funktionsablauf in diesem Sinne wird einbezogen. Wichtig ist dabei, daß eine Funktionsabhängigkeit zwischen den Teilen, d. h. zwischen der Drehung der Kurbelwelle und der Nockenwelle, besteht.

In der Figur ist ein Teil eines Boxermotors gezeigt. Ein Kurbelwellengehäuse 1 enthält zwei Zylinder, von denen ein Zylinder 2 gezeigt ist. In diesem Zylinder ist ein Kolben 3 hin- und herbeweglich. Dieser Kolben ist starr mit einer Kolbenstange 4 verbunden, welche in einer vorteilhaft unter einem Winkel zur Kolbenachse angeordneten Kulisse 5 endet. In dieser Kulisse ist ein Stein 6 geführt, in welchem ein Kurbelzapfen 7 einer Kurbel gelagert ist, die längs des gestrichelten Kreises 8 um eine Achse 9 der sogenannten Kurbelwelle umläuft. Die schräge Ausführung der Kulisse hat den Vorteil, daß der Umkehrpunkt leichter überwunden werden kann.

Der Zylinder 2 hat im Zylinderkopf zwei öffnungen 10, 11, in denen jeweils ein nockenwellengesteuertes Einlaßventil 12 bzw. Auslaßventil 13 angeordnet ist, wobei ersteres mit einem Einlaß- oder Ansaugkanal 14 und letzteres mit einem Auslaßkanal 15 in Verbindung steht.

Die Ventilsteuerung kann in einer an sich bekannten Weise über Kipphebel 16, 17 und eine Nockenwelle 18 erfolgen, die über eine Antriebsgetriebeverbindung 19 mit der Kurbelwelle 9 in Verbindung steht. Weiter!.' ι versteht sich, daß im Zylinderkopf die Zündeinrichtung 20 vorgesehen ist, die über einen an sich bekannten Verteiler in angemessener Zeit nach der Verdichtung ausgelöst wird.

Der Zylinder 2 ist bei dieser Ausführung an der vom Zylinderkopf m-t den Ventilöffnungen abgekehrten Seite durch eine Zwischenwand 21 vom Kurbelwellengehäuse 1 abgeschlossen. In dieser Zwischenwand 21 befindet sich eine abgedichtete Durchführung 22, beispielsweise nach Art einer Stopfbuchse, durch die die Kolbenstange 4 geführt ist. Diese Kolbenstange ist auf Grund der Kurbelschleifensteuerung, die beispielsweise auch durch eine Exzentersteuerung ersetzt werden könnte, gradlinig geführt.

Der Raum unter dem Kolben 3 ist mit einem Saugeinlaß 23 verbunden, in welchem ein Ruckschlagventil 24 oder andere Zwangssteuerung des Einlasses angeordnet ist, das oder die zum Inneren des Zylinders 2 öfineL Weiterhin ist an diesem Zylinderraum 28, der als Verdichtungs- oder Kompressionsraum zu bezeichnen ist, eine öffnung 25 über der Zwischenwand 21 vorgesehen. Diese öffnung mündet in einen Überströmkanal 26, der zu einer öffnung 27 in den Arbeitsraum des Zylinders 2 an einer Stelle führt, die bei in der unteren Totpunktlage befindlichem Kolben 3 über dem Kolben liegt

Bei dieser Ausführung ist insbesondere bei der gezeigten Kolbenstellung ersichtlich, daß nach Freigab? der öffnung 27 die komprimierte Luft aus dem Raum 28 unterhalb des Kolbens durch den Überströmkanal 26 in den Arbeitsraum gefördert wird. Das ist immer dann beabsichtigt, wenn der Kolben 3 einen Saughub durchgeführt hat In diesem Zusammenhang werden die Ventile Yl, 13 in an sich bekannter Weise synchron

2o gesteuert Im Überströmkanal 26 ist ein Steuerventil 29 angeordnet Dieses steht über ein Antriebsgestänge 30 mit der Nockenwelle 18 in Verbindung, wobei ein Untersetzungsgetriebe einbezogen werden kann. An dieses Steuerventil 29 schließt sich ein Abzweig 31 an, der in den Auslaßkanal 15 mündet. Bei dieser Lösung ist vorgesehen, daß das Antriebsgestänge 30 mit ihm innewohnenden Einheiten so ausgeführt ist, daß der Überströmkanal 26 zwischen den Mündungen 25 und 27 offen ist, um komprimierte Luft nach einem Saughub in den Arbeitsraum des Zylinders einzuspeisen. Nach einem Arbeitshub des Kolbens 3 ist aber das Steuerventil 29 so verstellt, daß der Abzweig 31 angeschlossen ist und nach dem Arbeitshub komprimierte Luft in den Auslaßkanal 15 gespeist w ird, so daß bei dem sich anschließenden Ausdrückhub eine Nachverbrennung im Auslaßkanal 15 auf Grund der Luftanreicherung gewährleistet ist.

Die Figur zeigt eine prinzipielle Lösung. Dabei wird bemerkt daß von der Kurbelschleife 5 eine weitere Kolbenstange 32 ausgeht, der eine gleiche Zylinderkolbenbaugruppe zugeordnet ist, wie sie vorher beschrieben wurde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Viertakt-Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder, in dem ein Kolben hin- und herbeweglich ist, wobei der Zylinder gesteuerte Ein- und Auslaßkanäle und eine Zündeinrichtung und gegebenenfalls eine Einspritzdüse aufweist, die Unterseite des Kolbens auf einen im wesentlichen vom Zylinder gebildeten Kompressionsraum einwirkt, dessen Einlaß von einem Ventil beherrscht ist und der durch ein gesteuertes Überströmkanalsystem mit dem Arbeitsraum des Zylinders verbunden ist und komprimierte Luft zum Nachladen und zur Luftanreicherung der Abgase zu ihrer Oxydation liefert, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Überströmkanalsystem (26, 27) ein Ventil (29) mit Abzweig (31) in den Auslaßkanal (15) vorgesehen ist und das Ventil insbesondere durch eine Nockenwelle (18) derart gesteuert ist, daß nach dem Arbeitshub des Kolbens (3) das Überströmkanalsystem an den Auslaßkanal (15) angeschlossen ist und komprimierte Luft in den Auslaßkanal (15) liefert.