DE2156586C3

DE2156586C3 - Four-stroke internal combustion engine with Uberströmkanalsyslem

Info

Publication number: DE2156586C3
Application number: DE19712156586
Authority: DE
Inventors: Walter 2092 Maschen Franke
Original assignee: Motoren Forschungs Gmbh & Co Kg Franke Motoren, 2000 Hamburg
Filing date: 1971-11-15
Publication date: 1976-10-28

Description

Die Erfindung betrifft eine Viertakt-Brcnnkraftmaichine 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, desten 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.The invention relates to a four-stroke internal combustion engine with at least one cylinder in which a Piston is reciprocable, the cylinder having controlled inlet and outlet channels and an ignition device and optionally an injection nozzle which Underside of the piston acts on a compression space essentially formed by the cylinder, the inlet of which is dominated by a valve and which is through a controlled overflow channel system is connected to the working space of the cylinder and compressed air for reloading and for air enrichment of the Provides exhaust gases for their oxidation.

Bei einer solchen bekannten Maschine nach der DT-OS Ib 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 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.In such a known machine according to DT-OS Ib Ol 349, an annular space under a step provides of the piston through overflow channels compressed air in each case in the working space, so that a recharge and Rinsing takes place. When flushing through the open outlet valve, high flow velocities arise in this, which can lead to vibrations and also cause this valve to be heated. Apparently for this reason is the compression space made relatively small, and also a particularly complex supply control for air is too The compression space is provided in order to keep the compressed air low just for purging.

Das zu diesem Zweck im Zuführungskanal 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.'The valve provided for this purpose in the supply channel is under control of the Camshaft and ensures that a full amount of air is admitted for reloading and a reduced amount of air for purging. The effect is therefore apart from the defects mentioned above, "limited."

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 tusgebildet werden, um einen Saugeffekt von den Abgasen her zu ermöglichen. Diese Ausführung verzichtet auf eine Nachladung und ist dutch Anordnung einer besonderen Luftquelle bzw. Pumpe aufwendig.The US-PS 33 85 035 shows an embodiment in which the exhaust gases on the outside of the exhaust valve be enriched with air by arranging a special air source in the form of a pump, for example, and especially the feed ducts tus are formed in order to enable a suction effect from the exhaust gases. This execution dispenses with recharging and is expensive due to the arrangement of a special air source or pump.

Aus der DT-PS 2 74 801 ist eine mit Kurbelkastenpumpe ausgestattete Viertakt-Brennkraftmaschine 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.From DT-PS 2 74 801 a four-stroke internal combustion engine equipped with a crankcase pump is known, in the overflow duct for air or mixture a valve controlled by the camshaft is arranged. In each case, however, is in the work area fed, so that the above-mentioned disadvantages occur.

ίο 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 sindίο The US-PS 23 16 618 describes an internal combustion engine with a branch from the air supply line to the outlet channel with the purpose that through a special control of the exhaust valve can also occur through this air on the intake stroke. Are there

is 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 dieserThe intake and exhaust valves are equipped with special throttle valves upstream. This design has the disadvantage that exhaust gases get into this branch, so that the sucked in air is contaminated or exhaust gases are sucked back immediately. The purpose of this 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, nichtExecution lies in an increase in performance through air enrichment of the sucked-in mixture, whereby the fulfillment of this purpose is doubtful. An enrichment of the exhaust gases is due to their Expansion that continues into the branch does not erreicht.achieved.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs angegebene Maschine dahingehend auszubilden, daß mit einfachen Mitteln auch die Nachverbrennung verbessert wird.The invention is based on the object of designing the machine specified at the beginning in such a way that post-combustion is also improved with simple means.

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 dasAccording to the invention, this object is achieved in that a valve is provided in the overflow system Branch is provided in the outlet channel and the valve in particular by a camshaft in such a way is controlled that after the working stroke of the piston

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 Belasiung des Auslaßventils,Overflow duct system is connected to the outlet duct and delivers compressed air into the outlet duct. The invention enables the introduction of large volumes of air for reloading and post-combustion, in particular without venting the exhaust valve, 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 unterwith a simple and, above all, robust design. Such a solution is for engines with fixed cylinders and also for rotary piston engines provided, the valve depending on the setting of the camshaft, optionally under gleichzeitiger Einbeziehung des als Rotor ausgeführten Zylinders vom Stator gesteuert wird.simultaneous inclusion of the cylinder designed as a rotor is controlled by the stator.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Diese zeigtThe invention is explained below using an exemplary embodiment shown in the drawing is shown. This shows

eine schematische Schnittansicht einer Kolben-Zylinder-Motorbaugruppe, in welcher die Erfindung nur an Hand einer Motorzylindereinheit gezeigt ist.a schematic sectional view of a piston-cylinder engine assembly in which the invention only applies Hand of an engine cylinder unit is shown.

Für einen Viertakt-Motor ist es bekannt, daß einem Saughub in einer Richtung ein Kompressionshub in derFor a four-stroke engine it is known that an intake stroke in one direction is a compression stroke in the entgegengesetzten Richtung folgt, worauf nach Zündung der Arbeitshub stattfindet und sich dann der Ausstoßhub anschließt.opposite direction follows, whereupon the working stroke takes place after ignition and then the Ejection stroke follows.

Dabei werden diese Hübe in ihrer Funktion durch Ventile oder Schieber unterstützt, die zweckentspreThese strokes are supported in their function by valves or slides, which correspond to the purpose chend 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. Dieare controlled accordingly. They are inputs and Exhaust valves or slide, which are under the control of a camshaft that depends on the Rotation of the crankshaft are driven, with which the working piston also moves. the Ventile können im Zylinderkopf angeordnet sein, aber auch als Schieberventile in Zylinderseitenwänden vorgesehen sein, und zwur in der Nähe des Zylinderkopfes. Weiterhin wird in Abhängigkeit vom ArbeitshubValves can be arranged in the cylinder head, but also as slide valves in the cylinder side walls be provided, and in the vicinity of the cylinder head. Furthermore, depending on the working stroke

eine Zündeinrichtung oder Einspritzdüse gesteuert, die nach dem Kompressionshub wirksam wird. Das ist bekannt, und jede bekannte Art der Steuerung zum Funktionsablauf in diesem Sinne wird einbezogen. Wichtig ist dabei, daß eine Fu'tktionsabhängigkeit zwischen den Teilen, d. h. zwischen der Drehung der Kurbelwelle und der Nockenwelle, bestehtan ignition device or injector controlled the becomes effective after the compression stroke. This is known, and every known type of control for Functional sequence in this sense is included. It is important that a function dependency between the parts, d. H. between the rotation of the crankshaft and the camshaft

In der Figur ist ein Teil eines Boxermotors gazeigt. 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 Hen Vorteil, daß der Umkehrpunkt leichter überwunden werden kann.In the figure, part of a boxer engine is shown. A crankshaft housing 1 contains two cylinders, one of which cylinder 2 is shown. In this cylinder is a piston 3 reciprocable. This piston is rigidly connected to a piston rod 4, which in a link 5 advantageously arranged at an angle to the piston axis ends. In this setting is a Stone 6 out, in which a crank pin 7 of a crank is mounted, along the dashed circle 8 revolves around an axis 9 of the so-called crankshaft. Hen's advantage of the sloping design of the backdrop is that the turning point can be overcome more easily.

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.The cylinder 2 has two openings 10, 11 in the cylinder head, each of which has a camshaft-controlled opening Inlet valve 12 or outlet valve 13 is arranged, the former having an inlet or suction channel 14 and the latter is in communication with an outlet channel 15.

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. Weiterr/n 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.The valve control can be carried out in a manner known per se via rocker arms 16, 17 and a camshaft 18 which is connected to the crankshaft 9 via a drive gear connection 19. Next It goes without saying that the ignition device 20 is provided in the cylinder head, which has a known per se Manifold is triggered in a reasonable time after compaction.

Der Zylinder 2 ist bei dieser Ausführung an der vom Zylinderkopf mit den Vemilöffnungen abgekehrten Se^.e 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.In this embodiment, the cylinder 2 is facing away from the cylinder head with the valve openings Se ^ .e through a partition 21 from the crankcase 1 completed. In this intermediate wall 21 there is a sealed passage 22, for example in the manner of a stuffing box through which the piston rod 4 is guided. This piston rod is open Reason for the crank loop control, which can also be replaced by an eccentric control, for example could, led in a straight line.

Der Raum unter dem Kolben 3 ist mit einem Saugeinlaß 23 verbunden, in welchem ein Rückschlagventil 24 oder andere Zwangssteuerung des Einlasses angeordnet ist, das oder die zum Inneren des Zylinders 2 öffnet. 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 HegtThe space under the piston 3 is connected to a suction inlet 23 in which a check valve 24 or other forced control of the inlet is arranged, that or those to the interior of the cylinder 2 opens. Furthermore, on this cylinder chamber 28, which is as An opening 25 above the intermediate wall 21 is to be referred to as a compression or compression space intended. This opening opens into an overflow channel 26 which leads to an opening 27 in the working space of the Cylinder 2 leads at a point which, when the piston 3 is in the bottom dead center position, is above the piston Cherishes

Bei dieser Ausführung ist insbesondere bei der gezeigten Kolbenstellung ersichtlich, daß nach Freigabe 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 12, 13 in an sich bekannter Weise synchron gesteuert.In this embodiment it can be seen, especially in the piston position shown, that after release of the opening 27 the compressed air from the space 28 below the piston through the overflow channel 26 in the work space is promoted. This is always intended when the piston 3 has a suction stroke has performed. In this context, the valves 12, 13 become synchronous in a manner known per se controlled.

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 unJ nach dem Arbeitshub komprimierte Luft in den Auslaßkanal 15 gespeist wird, so daß bei dem sich anschließenden Ausdrückhub eine Nachverbrennung im Auslaßkanal 15 auf Grund der Luftanreicherung gewährleistet ist.A control valve 29 is arranged in the overflow channel 26. This stands over a drive linkage 30 with the camshaft 18 in connection, wherein a reduction gear can be included. On this control valve 29 is followed by a branch 31 which opens into the outlet channel 15. With this solution is provided that the drive linkage 30 is designed with its inherent units so that the Overflow channel 26 between the orifices 25 and 27 is open to compressed air after a suction stroke in feed the working space of the cylinder. After a working stroke of the piston 3, however, that is Control valve 29 adjusted so that branch 31 is connected and compressed after the working stroke Air is fed into the outlet channel 15, so that in the subsequent Ausrückhub a Post-combustion in the outlet channel 15 is guaranteed due to the enrichment of air.

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.The figure shows a basic solution. It is noted that from the slider crank 5 another Piston rod 32 goes out, which is assigned a same cylinder-piston assembly as described above would.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patentanspruch:Claim:

Viertakt-Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder, in dem ein Kolben hin- und herbeweglich ist. wobei der Zylinder gesteuerte Einlind 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 Überströmkanalsy- $tem 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.Four-stroke internal combustion engine with at least one cylinder in which a piston reciprocates is floating. wherein the cylinder is controlled intake and exhaust ports and an ignition device and optionally having an injection nozzle, the underside of the piston on a substantially acts compression chamber formed by the cylinder, the inlet of which is dominated by a valve and which is connected to the working space of the cylinder by a controlled transfer channel system is and compressed air for recharging and for air enrichment of the exhaust gases for their oxidation supplies, characterized in that in the overflow channel system (26, 27) a valve (29) with a branch (31) into the outlet channel (15) is provided and the valve in particular by a The camshaft (18) is controlled in such a way that after the working stroke of the piston (3) the overflow channel system is connected to the outlet channel (15) and delivers compressed air into the outlet duct (15).