DE2350075B2

DE2350075B2 - Regenerativ arbeitende zweitakt-hubkolben-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2350075B2
Application number: DE19732350075
Authority: DE
Inventors: Konstantin Dr.-Ing. 7056 Winterbach; Müller Willi 7000 Stuttgart Pattas
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1973-10-05
Filing date: 1973-10-05
Publication date: 1976-06-10
Also published as: DE2350075A1

Description

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>it Erfindung betrifft eine regenerativ arbeitende ;itakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einer Ipunipe, mit im Bereich des unteren Totpunkics des bcns liegenden Steuerschlitzen und im Zylinderkopf ⁶S eordncten, gesonderten Gaswcchsclstcuerclemen- und mit wenigstens einem bewegbaren, dem Komssionsvolumcn des Zylinderraiimes zugehörigen Regenerator, über den die Brenngase ausgespült werdci und dessen heiße Seite bei der Expansion, zu deren Be ginn der Energieträger in dei; Zylinderraum einge bracht wird, diesem zugewandt ist.

Bei einer bekannten Brennkraftmaschine dieser Ar ist der dem Kompressionsvolumen des Zylinderraume; zugehörige Regenerator als Kolbenaufsati, oberhait des Kolbenbodens angeordnet und zwar derart, daß be unterer Totpunktlage des Kolbens zwischen dieserr und der kolbenbodenseitigen Stirnseite des Regenera tors liegende Austrittskanäle mit den Steuerschlitzer fluchten. Trotz dessen, daß die bekannte Maschine irr Zweitakt arbeitet, kann sie im Hinblick auf Leistungsdichte und Wirkungsgrad den gestellten Anforderun gen nicht genügen. Dies liegt einmal daran, daß bei den angestrebten hohen Temperaturen die bislang bekannten Regenerator-Werkstoffe zu geringe Festigkeitswerte, insbesondere eine zu geringe Reißlänge haben um den bei einer derartigen Konstruktion gegebenen Massenkraft-Beanspruchungen auch bei höheren, in modernen Brennkraftmaschinen gebräuchlichen Drehzahlen standhalten zu können. Es wird also bei einer derartigen Konstruktion schon von der Regeneratorseite her eine sehr frühe Drehzahlgrenze gesetzt. Zugleich bedeutet eine derartige Anbringung des Regenerators aber auch eine Erhöhung der bewegten Kolbenmasse, was ebenfalls im Hinblick auf angestrebte höhere Drehzahlen ungünstig ist. Abgesehen von den vorerwähnten Gegebenheiten, die eine Beschränkung auf verhältnismäßig niedrige Drehzahlen und werkstoffbedingt auch auf verhältnismäßig niedrige Prozeßtemperaturen notwendig machen, wird bei einer derartigen Konstruktion die Leistungsdichte und der Wirkungsgrad der Maschine auch noch dadurch beeinträchtigt, daß wegen der Zuwendung der heißen Seile des Regenerators zum Zylinderraum sowohl bei der Kompression wie bei der Expansion die Temperaturdifferenz zwischen heißer und kalter Regeneratorseite vergleichsweise klein ist, so daß die über den Regenerator bei der Expansion freisetzbare Wärmemenge nicht ausreicht, um einen auch nur in Annäherung isothermen Verlauf derselben zu erreichen (GB-PS 6 40 410).

Es ist ferner bereits eine nach einem Zweitakt-Verfahren arbeitende Hubkolben-Brennkraftmaschine mit externer Verbrennung und nur teilweisem Gaswechsel bekannt geworden (GB-PS 7 61 122), bei der der Regenerator zwar ebenfalls koaxial zum Kolben bewegt ist, die Bewegung des Regenerators aber phasenversetzt erfolgt, und zwar über eine gesonderte Pleuelstangenverbindung zur gemeinsamen, versetzte Kurbeln aufweisenden Kurbelwelle. Eine solche bekannte Konstruktion kann im Hinblick auf Leistungsdichte und Wirkungsgrad den an moderne Brennkraftmaschinen gestellten Anforderungen ebenfalls nicht genügen, weil allein schon auf Grund der mechanischen Gegebenheiten eine Beschränkung auf vergleichsweise niedrige Drehzahlen und niedrige Prozeßtemperaturen gegeben ist.

Für im Viertakt arbeitende Hubkolben-Brennkraftmaschinen ist es darüber hinaus auch schon bekannt (DT-PS 1 39 370), dem Zylinderkopfbereich einen regenerativ arbeitenden Wärmetauscher zuzuordnen, der durch in Abhängigkeit von der Kurbelwcllenstellung erfolgende Umstellung eines verschiebbaren Mittelteiles einen dem Kompressionsvolumen der Maschine zugehörigen Kalt- oder Wamiraum aufweist, wobei der Kaltravim während der Kompressionsphase und der Warniraum während des Expandierens und Ausschie-

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bens mit dem Zylinderraum in Verbindung steht. Während des Ausschiebens ergibt sich dabei zwar eine Wärmeabgabe der Abgase an die Wandungen des Warinraumes. Die entzieh- und speicherbare Wärmemenge ist bei einer derartigen regenerativ arbeitenden Wärmetauscherkonstruktion aber verhältnismäßig gering, und in entsprechender Weise kann während der Expansion auch nur eine vergleichsweise geringe Wärmemenge abgegeben werden. Die Folge davon ist, daß auch die Steigerung der Expansionsendten-.peratur, die über eine derartige Regeneratorkonstruktion erreichbar ist, vergleichsweise gering ist, so daß auch eine solche Maschine, abgesehen von den durch die Verstellung des regenerativen Wärmetauschers bedingten mechanischen Problemen, in ihrem Wirkungsgrad nicht befriedigen kann und auf niedrige Drehzahlen beschränkt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine regenerativ arbeitende Zweitakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sie bei beherrschbaren Beanspruchungen für die Hauptbauteile, so insbesondere auch für den Regenerator und durch konstruktive Einfachheit tragbarem Bauaufwand eine Leistungskonzentration aufweist, die den Anforderungen des modernen Motorenbaues, und zwar insbesondere des Fahrzeugmotorenbaues genügt.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Steuerschlitze Einlaßschlitze bilden und daß der Regenerator drehbar im Zylinderkopfbereich angeordnet und wahlweise mit seiner heißen Seite und seiner kalten Seite dem Zylinderraum zugewandt ist.

Auf Grund der gegebenen Regeneratoranordnung ist bei der erfindungsgemäßen Lösung die mechanische Beanspruchung des Regenerators auch bei den erreichbaren hohen Temperaturen klein genug, um die Maschine auch mit den angestrebten hohen Drehzahlen betreiben zu können. Weiter führt die wahlweise Zuwendung des Regenerators mit seiner warmen und seiner kalten Seite zum Zylinderraum dazu, daß sich sehr hohe Temperaturdifferenzen zwischen warmer und kalter Seite ergeben und daß weiter bei der gegebenen hohen Wärmespeicherungskapazität des Regenerators für den Expansionstakt so viel Wärme aus dem Regenerator zurückgewonnen werden kann, dbß sich eine zumindest nahezu isotherme Expansion ergibt.

Mit einer erfindungsgemäß ausgestatteten Maschine läßt sich dementsprechend eine sehr hohe Leistungskonzentration erreichen, wozu auch beiträgt, daß der Schadraum der Maschine nahezu auf das entsprechende Hohlvolumen des Regenerators beschränkt ist, was für im Hinblick auf die Leistungskonzentration anzustrebende, hohe Verdichtungsverhältnisse wesentlich ist.

Auf Grund der drehbaren Anordnung des Regenerators lassen sich die für den Gesamtwirkungsgrad wesentlichen, hohen Prozeßtemperaturen ohne thermische Überbeanspruchung des Regenerators erreichen, weil während der Verbrennung die Brenngase den Regenerator nicht beaufschlagen. Dies ist dadurch möglieh, daß die Expansion bei Zukehrung der heißen Seite des dem Kompressionsvolumen zugehörigen, vom Zylinderraum absteuerbaren Regenerators zum Zylinderraum und bei dementsprechend geschlossener kalter Seite erfolgt, was eine Rückströmung der Brenngase in ⁶S die heiße Regencratorseite und die dadurch bedingten Belastungen des Regenerators ausschließt. Weiter trägt hierzu sowie auch zu einem günstigen Verbrennungsablauf bei, daß der Energieträger, insbesondere Kraftstoff, bei Beginn der Expansionsphase in den Zylinderraum eingebracht, insbesondere eingespritzt wird. Während der Expansionsphase strömt nämlich das in den Regenerator hineinkomprimierte Frischgas über dessen heiße Seite in den Zylinderraum zurück, wodurch sich während der Einspritzung in dem Bereich, in dem eingespritzt wird, besonders hohe Gastemperaturen ergeben, die eine sichere Zündung auch zündunwilliger Kraftstoffe gewährleisten. Die Einspritzung des Kraftstoffes in den über die heiße Seite des Regenerators austretenden Strom des komprimierten Gases führt auch zu einer besonders gleichmäßigen und vollständigen Aufbereitung eines für die Zündung und Verbrennung günstigen Brennstoff-Gas-Gernisches.

Im Hinblick auf die drehbare Anordnung des Regenerators erweist es sich als zweckmäßig, wenn dieser synchron mit dem dem Kolben zugeordneten Kurbeltrieb umläuft. Wird ein diskontinuierlicher Antrieb für den Regenerator vorgesehen, was im Rahmen der Erfindung ebenfalls möglich ist, so führt dies zu einem ruckartigen Umklappen und zeitweisem Stillstand des Regenerators und zwar derart, daß bei Expansion und Spülung die heiße Seite des Regenerators dem Zylinderraum zugewandt ist und daß bei der Kompression das Frischgas über die dem Zylinderraum zugewandte kalte Seite des Regenerators in diesen hineingedrückt wird. Eine solche diskontinuierliche Arbeitsweise bedingt allerdings höhere Materialbeanspruchungen, wobei diese infolge der Drehbarkeit des Regenerators allerdings wesentlich kleiner sind als die Beanspruchungen, die bei einem mit dem Kolben verbundenen Regenerator auftreten.

Bezüglich der Anordnung des Regenerators erweist es sich insbesondere als zweckmäßig, wenn dieser um eine quer zur Zylinderachse liegende Achse, und bevorzugt um eine zur Kurbelwelle der Maschine parallele Achse drehbar ist. Es ist aber auch möglich, einen um die Zylinderachse, bzw. um eine hierzu etwa parallele Achse drehbaren Regenerator vorzusehen, wobei sich eine derartige Lösung, insbesondere im Hinblick auf die erzielbaren großen Durchströmquerschnitte des Regenerators, als vorteilhaft erweisen kann.

In Abhängigkeit davon, ob die Zuströmöffnungen zur heißen und zur kalten Seite des Regenerators bei um einen quer zur Zylinderachse drehbaren Regenerator in Richtung der Drehachse des Regenerators gegeneinander versetzt sind und ob dementsprechend am Zylinder dem Regenerator zugeordnete, in Richtung von dessen Drehachse gegeneinander versetzte Steueröffnungen vorgesehen sind oder ob die Zuströmöffnungen zur heißen und zur kalten Regeneratorseite in Drehrichtung des Regenerators hintereinander liegen und dementsprechend über eine gemeinsame, zylinderseitige Steueröffnung versorgt werden, kann im Rahmen der Erfindung der Regenerator entweder in das Gaswechselsteuerelement der Maschine miteinbezogen sein, oder es muß ein vom Regenerator unabhängiges Gaswechselsteuerelenient vorgesehen werden. Als Gdswechselsteuerelemente finden dabei bevorzugt Walzendrehschieber Verwendung, und im Rahmen einer bevorzugten Lösung ist der Regenerator bei in Richtung seiner Achse versetzten Zuströmöffnungen in den Walzendrehschieber einbezogen.

Eine Anordnung, bei der die Zuströmöffnungen zum Regenerator in Richtung der Drehachse desselben gegeneinander versetzt sind, erweist sich im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung auch deshalb als zweckmä-

ßig, weil nicht nur die Zuströmöffnungcn, sondern auch die jeweils zugehörigen Sleueröffnungcn zum Zylinderraum im Hinblick auf die jeweils angestrebten Steuerzeiten unabhängig voneinander variiert werden können.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft an Hand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 in einer schematisierten Darstellung einen Schnitt durch eine regenerativ arbeitende Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung, bei der ein Arbeitsspiel zwei Arbeitstakte umfaßt und die vom Kolben übersteuerte, in dessen unteren Totpunktbereich angeordnete Einlaßschlitze sowie einen in das den Auslaß der Maschine steuernden Gaswechsel-Steuerelcment einbezogenen, drehbaren Regenerator aufweist,

F i g. 2 in einer Schnittdarstellung gemäß Linie M-Il der Fig. 1 eine Maschine gemäß Fig. I, wobei der Kolben in der unteren Totpunktstellung und der Regenerator in der entsprechend gedrehten Lage dargestellt ist,

F i g. 3 eine Maschine gemäß F i g. 1 in einer der Darstellung gemäß F i g. 2 entsprechenden Kolbenstellung, wobei nunmehr aber der Regenerator gemäß Linie HI-III der F i g. 1 geschnitten ist,

Fig.4 einen Schnitt gemäß Linie IV-IV der Fig.3, der die am Zylinder vorgesehenen, durch den Walzendrehschieber übersteuerten Steueröffnungen zeigt, und

F i g. 5 eine Schemadarstellung, in der einerseits diagrammartig die Steuerquerschnitte über dem Kurbelwellenwinkel aufgezeigt sind und in der desweiteren, zur Erläuterung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Maschine, ausgehend vom Kurbelwinkel 0 mit einem Phasensprung von jeweils 90°, Stellungsbilder der erfindungsgemäßen Maschine gezeigt sind, in denen für den Regenerator jeweils eine Schnittdarstellung gemäß Linie IH-III der Fi g. 1 gewählt wurde und von den Steueröffnungen zum Zylinderraum zumindest jeweils diejenige dargestellt ist, die der jeweils dem Zylinderraum zugeordneten Regeneratorseite zugehört.

In den F i g. 1 bis 4, auf die zunächst Bezug genommen wird, ist mit 1 eine regenerativ arbeitende Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung bezeichnet, welche einen Zylinder 2 umfaßt, dessen Zylinderraum 3 über einen Kolben 4 volumenveränderlich ist, der über einen eine Pleuelstange 5 und eine Kurbelwelle 6 umfassenden Kurbeltrieb 7 geführt ist.

Der Gaswechsel für die dargestellte Brennkraftmaschine 1, bei der ein Arbeitsspiel zwei Takte umfaßt, wird einerseits vorn Kolben 4, der die nahe dem unteren Totpunkt angeordneten, in den Zylinderraum 3 einmündenden Spülöffnungen 8 überfährt, und andererseit-. von dem Walzendrehschieber 9 gesteuert, der den Regenerator 10 aufnimmt. Dieser bildet mit seinem Hohlvolumen einen Bestandteil des Kompressionsvolumens der Maschine und weist, bezogen auf den Betriebszustand der Maschine, eine heiße Seite H und eine kalte Seite K auf. Als in den Walzendrehschieber 9 einbezogenes Element ist der Regenerator 10 mit dem Walzendrehschieber 9 um dessen mit 11 bezeichnete <Vchse drehbar, die parallel zur Achse der Kurbelwelle j verläuft.

Der Antrieb des Walzendrehschiebers 9 erfolgt im largestellten Ausführungsbeispiel über eine in ihrer Übersetzung unveränderliche, insbesondere durch :inen Endlosantrieb gebildete Antriebsverbindung, und :war ausgehend von der Kurbelwelle 6, auf der ein Rienenrad 12 angeordnet ist, das über einen Zahnriemen 3 das mit dem Walzendrehschieber 9 drehfest verbundene Kiemenrad 14 antreibt. entsprechend der Tatsa ehe, daß die erfindungsgemäßc Brennkraftmaschine j Arbeitsspiel zwei Arbeitstakte ausführt, laufen Kurbel welle 6 und Walzendrehschieber 9 mit gleicher Dreh zahl um.

Der Walzendrehschieber 9 ist im dargestellten Aus führungsbcispiel so ausgebildet, daß die der kalten Sei te K und der heißen Seite H des Regenerators 10 zu geordneten Zu- bzw. Abströmö.Tnungen, im folgender

ίο allgemein mit Mündungsöffnungen 15 bzw. 16 bezeichnet, in bezug auf eine die Drehachse 11 des Drehschieber 9 enthaltende Ebene einander im wesentlichen gegenüberliegen und in Längsrichtung der Achse gegeneinander versetzt sind. Zwischen der jeweiligen Mündungsöffnung 15 bzw. 16 und der jeweils zugehörigen Seite des Regenerators, also der kalten Seite K bzw. der heißen Seite H, wird die Verbindung jeweils über ein Kanalstück 17 bzw. 18 hergestellt. Der bezogen auf die Achse 11 axiale Versatz der Mündungsöffnungen 15 bzw. 16 ermöglicht, insbesondere in Verbindung mit entsprechend gestalteten, gegeneinander versetzten zylinderseitigen Steueröffnungen 19 bzw. 20, die Verwirklichung unterschiedlicher Steuerzeiten.

Der Drehschieber 9 ist, wie die Figuren zeigen, innerhalb eines Gehäuses 21 angeordnet, das auch seine Lagerung 22 enthält. Über das Gehäuse 21 sind, unter Anordnung entsprechender, hier nicht dargestellter Dichtgrenzen, die Mündungsöffnungen 15 bzw. 16 abgesperrt, soweit sie nicht in Überdeckung mit einer der Steueröffnungen 19 bzw. 20 oder der öffnung des Auslaßkanals 23 kommen, was allerdings nur für die der kalten Seite K zugeordnete Mündungsöffnung 15 in Frage kommt. Hierdurch ergibt sich, daß während der in F i g. 1 dargestellten Phase, in der sich der Kolben gegen den oberen Totpunkt bewegt und die kalte Seite des Regenerators über die Steueröffnung 19 dem Zylinderraum 3 zugeordnet ist, der Hohlraum des Regenerators selbst sowie auch die Volumina der im Übergang zu den Mündungsöffnungen vorgesehenen Kanalstücke 17, 18 dem Kompressionsvolumen der Maschine zugehören, da die der heißen Seite H zugeordnete Mündungsöffnung 16 über die Wandung des Gehäuses 21 abgeschlossen ist.

Die F i g. 2 und 3 verdeutlichen den Aufbau des den Regenerator 10 umfassenden Walzendrehschiebers und machen zugleich die Funktion des Regenerators 10 während der Spülphase deutlich, in der sich der Kolben 4 im unteren Totpunktbereich befindet und die Spülöffnungen 8 freigegeben sind. Über die Spülöffnungen 8,

die über eine entsprechende, hier nichf weiter dargestellte Kanalverbindung mit einem Spülgebläse verbunden sind, das beispielsweise über die Kurbelwelle angetrieben wird, wird die Spülluft in den Zylinderraum 3 eingeblasen und sie verdrängt dort die Brenngase, und

zwar durch Ausschieben über den Auslaßkanal 23. Hierbei werden die Brenngase über die Mündungsöffnung 16 und den Kanal 18 von der heißen Seite H her durch den Regenerator 10 geschoben, geben dabei einen wesentlichen Teil ihrer Wärme an diesen ab und treten aus diesem auf dessen kalter Seite K aus, von wo sie über den Kanal 17 und die Mündungsöffnung 15 in den Auslaßkanal 23 gelangen.

In Fig.2, die ebenso wie Fig.3 eine der Maschine gemäß F i g. 1 entsprechende Maschine, aber bei von

der Darstellung gemäß F i g. 1 abweichender Kurbelstellung zeigt, ist des weiteren noch ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Maschine bevorzugt mit Einspritzung betrieben wird, und daß der hier zur Einspritzung

gelangende Kraftstoff über die Einspritzdüse 24 zugegeben wird. Diese ist so angeordnet, daß die Kraftstoffstrahlen, die entsprechende Arbeitsphase der Maschine vorausgesetzt, im wesentlichen in den Bereich der der heißen Seite /7 des Regenerators 10 zugeordneten Mündung 16 gelangen, und so durch die aus dem Regenerator 10 bei der Expansion austretenden, komprimierten und dementsprechend erhitzten Gase erfaßt werden. Dies führt zu einer guten Aufbereitung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, die Voraussetzung für eine möglichst vollkommene Durchbrennung ist. Trotz der erwähnten Spritzrichtung und trotz des Sachverhaltes, daß im Bereich um den oberen Totpunkt eingespritzt wird, wird der Regenerator von den Brenngasen während der Verbrennungs- und Expansionsphase nicht beaufschlagt, da während dieser Phase durch die Absenkung des Kolbens gegen den unteren Totpunkt eine Volumenvergrößerung mit entsprechendem Druckabbau eintritt. Hierdurch ist auch ein weitgehendes Ausströmen der komprimierten Gase aus dem das Hohlvolumen des Regenerators 10 umfassenden Kompressionsvolumen, das weitgehcndst innerhalb des Walzendrehschiebers 9 liegt, gewährleistet.

An Hand der diagrammartigen Darstellung gemäß F i g. 5 wird nachfolgend in Verbindung mit den zugehörigen Stellungsbildern die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen, nach einem Zwei-Takt-Verfahren regenerativ arbeitenden Brennkraftmaschine noch näher erläutert. In der Darstellung wird dabei vom Kurbelwinkel 0 bei oberer Totpunktstellung des Kolbens und beginnender Expansion ausgegangen.

Wie das dem Kurbelwinkel 0 zugeordnete Stellungsbild zeigt, ist der Regenerator 9 in der oberen Totpunktstellung des Kolbens gegenüber dem Zylinderraum, der bis auf ein konstruktiv und mechanisch bedingtes Minimalvolumen vom Kolben 4 eingenommen wird, durch den Walzendrehschieber 9 abgesteuert, wobei das Hohlvolumen des Regenerators 10 zusammen mit den Volumina der Kanäle 17 und 18 das Kompressionsvolumen der Maschine bildet. In der dargestellten, abgesteuerten Lage überdeckt also in der der Mündungsöffnung 15 zugeordneten Ringzone ein Wandteil des Walzendrehschiebers 9 die der kalten Seite K des Regenerators 10 zugeordnete, zylinderseitige Steueröffnung 19, die schmaler ist als die der heißen Seite des Regenerators 10 zugeordneten Steueröffnung 20, welche in dieser Phase ebenfalls über einen Wandteil des Walzendrehschiebers 9 abgedeckt ist, der in der der Mündungsöffnung 16 entsprechenden Ringzone liegt.

Mit Beginn der Expansion strömt nun aus dem Kompressionsvolumen, das, wie gesagt, zu einem wesentlichen Teil durch das Hohlvolumen des Regenerators 10 gebildet ist, das komprimierte und durch Kompression sowie auch durch Wärmeaufnahme aus dem Regenerator 10 erhitzte Gas über die heiße Seite H des Regenerators und die zugehörige Mündungsöffnung 16 des Walzendrehschiebers 9 in den Zylinderraum 3 ein, wobei sich im gewählten Ausführungsbeispiel der durch den Überdeckungsgrad der Mündungsöffnung 16 und der zylinderseitigen Steueröffnung 20 bestimmte freie Überströmquerschnitt stetig vergrößert und bei einem Kurbelwinkel von etwa 120° ein Maximum erreicht.

Während dieser Phase, und zwar insbesondere im Bereich um den oberen Totpunkt, wird über die Einspritzdüse 24, die in F i g, 2 schematisch angedeutet ist. Kraftstoff derart eingespritzt, daß der Kraftstoffstrahl im wesentlichen quer zum einströmenden, hoch aufgeheizten Gas verläuft, wodurch sich eine gute Vermischung zwischen diesem und dem Kraftstoff ergibt und wodurch weiter auch ein gut zündfähiges Gemisch entsteht. Dies gilt auf Grund der erreichbaren hohen Temperaturen für das über den Regenerator einströmende, s komprimierte Gas auch für schwer zündfähige Kraftstoffe, so daß als Kraftstoffe für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine sowohl leicht wie auch schwer zündfähige in Frage kommen. Durch entsprechende Steuerung der Kraftstoffeinspritzung läßt sich im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung dabei des weiteren erreichen, daß die Expansion in verhältnismäßig guter Annäherung isotherm verläuft, was sich wirkungsgrad- und leistungsmäßig günstig auswirkt.

Bei etwa 120° Kurbelwinkcl, wo gemäß dem darge-

stellten Diagramm der Öffnungsquerschnitt zwischen Zylinderraum 3 und der heißen Seite des Regenerators 10 ein Maximum beträgt, steuert der Kolben 4 die Spülöffnungen 8 auf, deren freier Öffnungsquerschnitt bei einem Kurbclwinkel von 180°, also in der unteren Totpunktlage des Kolbens ein Maximum erreicht. Mit dem Öffnen der Spülöffnungen, also im ausgeführten Ausführungsbeispiel auch bei maximalem Öffnungsquerschnitt zwischen Zylinderraum und heißer Regeneratorseite wird auch dei Auslaß aufgesteuert, d. h. es wird die Verbindung zwischen der Auslaßleitung 23 und der kalten Seite K des Regenerators 10 freigegeben. Auch dieser Steuerquerschnitt erreicht bei einem Kurbelwinkel von 180" sein Maximum. Durch eine solche Ausgestaltung wird gewährleistet, daß sich, auf Grund der verhältnismäßig großen freien Steuerquerschnitte und der günstigen Überlappungen in den Öffnungszeiten mit einem vergleichsweisen geringen Spülaufwand eine sehr gute Spülung erreichen läßt, die wiederum für einen guten Füllungsgrad in der nachfolgenden Kompression Voraussetzung ist. Während dieser Kompressionsphase, die im wesentlichen nach Absteuern der Spülkanäle, also nach Schließen des Einlasses, sowie auch nach Schließen des Auslasses bei 240° Kurbelwellenwinkel beginnt, ist, wie das dem Kurbelwellenwinkel von 270° zugeordnete Stellungsbild zeigt, die kalte Seite K des Regenerators 10 dem Zylinderraum 3 zugeordnet, und es wird über die kalte Seite K in den mit seinem Hohlvolumen dem Kompressionsvolumen der Maschine zugehörigen Regenerators 10 hineinkompri-

miert. Der Steuerquerschnitt im Übergang vom Zylinderraum zur kalten Seite des Regenerators 10 vergrößert sich dabei bis etwa zu einem Kurbelwinkel von 300° stetig, so daß er zunächst entsprechend der verhältnismäßig großen Überschubmenge zunimmt, um anschließend abzusinken und bei einem Kurbelwinkel von 360° wiederum 0 zu erreichen.

Da bei der erfindungsgemäBen Lösung, wie dargelegt wurde, der Kraftstoff nach Abschluß der Kompression und zumindest im wesentlichen erst mit Beginn der Expansion eingespritzt wird, ergibt sich infolge der bei der Expansion auftretenden Volumenvergrößerung des Zylinderraumes 3 eine weiche Verbrennung. Die mit der Expansion verbundene Volumenvergrößerung des Zylinderraumes hat weiter zur Folge, daß das durch Vermischen des eingespritzten Kraftstoffes mit derr aus dem Regenerator ausströmenden, komprimiertet Gas gebildete Brenngasgemisch, entsprechend den ge gebenen Druckverhältnissen in den Zylinderraum ; hineinbrennt und nicht den Regenerator 10, der mi seiner heißen Seite während dieser Phase dem Zylin derraum zugewandt ist, beaufschlagt, was sich im Hin blick auf eine möglichst geringe thermische Belastuni des Regenerators 10 als zweckmäßig erweist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Regenerativ arbeitende Zweitakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einer Spülpumpe, mit im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbens liegenden Steuerschlitzen und im Zylinderkopf angeordneten, gesonderten Gaswechselsteuerelementen und mit wenigstens einem bewegbaren, dem Kompressionsvolumen des Zylinderraumes zugehörigen Regenerator, über den die Brenngase ausgespült werden und dessen heiße Seite bei der Expansion, zu deren Beginn der Energieträger in den Zylinderraum eingebracht wird, diesem zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschlitze Einlaßschlitze (8) bilden und daß der Regenerator (20) drehbar im Zyiinderkopfbereich angeordnet und wahlweise mit seiner heißen Seite (H) und seiner kalten Seite (K)dem Zvlinderraum zuge wandt ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regenerator (10) um eine quer zur Zylinderachse liegende Achse (11) drehbar ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regenerator (10) um eine zur Kurbelwelle (6) der Maschine parallele Achse (11) drehbar ist.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche

I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem dem Regenerator nachgeordncten Auslaß der Maschine ein gesondertes Gaswechsel-Steuerelement zugeordnet ist.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regenerator (10) mit dem den Auslaß steuernden Gaswechsel-Steucrelement zu einer Baueinheit zusammengefaßt ist.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als den Auslaß steuerndes Gaswechsel-Steuerelement wenigstens ein einen Regenerator (10) aufnehmender Walzendrehschieber (9) vorgesehen ist.

7. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regenerator (10) gleichförmig angetrieben ist.

8. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Regenerators (10) bzw. des diesen aufnehmenden Walzendrehschicbers (9) der Kurbelwellendrehzahl entspricht.

9. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regenerator (10) in Längsrichtung seiner Drehachse (11) gegeneinander versetzte Stcueröffnungen (19, 20) arn Zylinder (2) zugeordnet sind.