DE2735897A1 - Zweitakt-brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Francois-Ant oi ne SUSINI "- 17 934 60/ko

35, boulevard Foch,
06600 ANTIBES/Frankreich

Zweitakt-Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Zweitakt -Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, wie sie insbesondere für den Automobilbau und verwandte Anwendungsgebiete eingesetzt werden kann.

Derzeit müssen Konstruktionen von Motoren mit innerer Verbrennung Anforderungen erfüllen, die sich aus gesetzlichen Bestimmungen und wirtschaftlichen Überlegungen ergeben, insbesondere bezüglich der Umweltverschmutzung und des Brennstoffverbrauches. Unter diesen Gesichtspunkten sind die meisten derzeit laufenden Motore allenfalls bedingt zufriedenstellend.

So haben die am meisten verbreiteten Viertakt-Brennkraftmaschinen nur eine mittelmäßige zyklische Regelmäßigkeit oder Taktgleichheit, was zu einer Multiplikation der Anzahl der erforderlichen Zylinder führt. Die nicht vernachlässigbaren mechanischen Verluste sind Ursache für einen hohen Brennstoffverbrauch, der darüberhinaus durch die große Anzahl hin- und hergehender Teile erhöht wird; solche hin- und hergehenden Teile sind darüberhinaus Schwingungs- und Geräuschquellen und erfordern genaue Einstellungen, wenn keine Störungen auftreten sollen. Darüberhinaus setzen diese Motore Schadstoffe infolge ihres Steuerdiagrammes frei, das eine voreilende Öffnung und eine verzögerte Schließung der Ventile vorsieht, wobei die Umweltverschmutzung häufig auch noch durch schlechte Einstellung und schlechten Zustand der Ventile

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und ihrer Sitze erhöht wird. Darüberhinaus ermöglichen diese Motoren keine gute Anpassung an die jeweiligen Fahrzeugarten. Sie sind bei einem den Unterschieden in der Menge der verwendeten Mcterialien entsprechenden Preis unabhängig vom Hubraum bei gleichen Zylinderzahlen gleich teuer herzustellen und zu montieren.

Die Senkung des Verschmutzungsgrades und des Verbrauchs solcher Viertakt-Brennkraftmaschinen ist zwar technisch beherrschbar, erhöht jedoch wesentlich die Gestehungskosten und die Waitungskosten und vermindert die thermodynamische Leistung dieser Brennkraftmaschinen.

Ebenso arbeiten Motore mit Vorverbrennung, worunter auch Einspritzmotore zu verstehen sind, nur dann zufriedenstellend, wenn das eingelassene und verdichtete Brennstoff-Luftverhältnis in engen Grenzen eingehalten wird, was wieder zum Erfordernis einer sehr präzisen Einstellung der steuerung, der Beschikkung und der Zündung führt.

Um die Schadstoffemission insbesondere nicht zündfähiger Verbrennungsprodukte wie Bleitetraäthyl zu vermeiden, muß entweder das volumetrische Verdichtungsverhältnis und damit die thermodynamische Leistung vermindert werden, oder es müssen ohne Zuschlagstoffe oder Dotierungsstoffe ausreichend zündfähige Brennstoffe entwickelt werden, was hohe Entwicklungsund Anlagekosten mit sich bringt.

Darüberhinaus umfassen die freigesetzten Schadstoffe neben Bleitetraäthyl auch Kohlenmonoxyd, unvollständig verbrannte Kohlenwasserstoffe und Stickoxyde, was die Abgasreinigung und die optimale Nutzung des Brennstoffes sehr schwierig macht.

Zur Beseitigung dieser Probleme geht die Erfindung von einem Motor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aus. Ein solcher

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Motor weist den Vorteil einer einfachen Konzeption auf, wobei überdies die vorhandenen Herstellungstechniken eingesetzt werden können, so daß eine billige Konstruktion und Herstellung erfolgen können. Darüberhinaus weist der Motor keine hin- und hergehend angetriebenen Teile auf, welche eine präzise Einstellung erfordern würden. Er ist daher gegen Fehleinstellungen absolut unempfindlich und wirtschaftlich in der Wartung. Zusätzlich zu diesen bekannten Vorteilen einer Zweitakt-Brennkraftmaschine soll mit der Erfindung eine Verminderung des Brennstoffverbrauches und der Schadstoffemission erzielt werden, sowie eine gute thermodynamische Leistung, wobei ein durch die bestehenden Raffinerien lieferbarer Brennstoff verwendet werden kann und ein vereinfachter Drehmomentwandler oder Kennungswandler verwendet werden kann.

Diese Zielsetzung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 erreicht.

Dadurch, daß die Spülung durch Öffnungen erfolgt, welche in einem von der Brennstoffzufuhröffnung getrennten Bereich liegen, können sich im Auslaßsystem keine Brennstoffverluste bei der Spülung bilden, wodurch ein zu hoher Brennstoffverbrauch und eine Emission von unverbrannten Kohlenwasserstoffen vermieden wird. Die Spülung erfolgt vorteilhaft durch zwei Einlaßöffnungen für Verbrennungsmittel, in der Regel Luft, welche zu beiden Seiten' der Auslaßöffnung angeordnet sind.

Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung mündet die erste Einlaßöffnung in einen Hohlraum des Zylinderkopfes, bei- spielsveise in der wand desjenigen Bereichs des Hohlraums des Zylinderkopfes, der den Vorsprung an der Oberseite des rolbenbodens im oberen Totpunkt aufnimmt. Nach einer anderen Ausführungsform mündet die erste Einlaßöffnung in einer Wand des Zylinders* die der Stelle gegenüberliegt, an der die zveite Einlaßöffnung und die Auslaßöffnung münden.

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Eine Zufuhr des Verbrennungsmittel wie Luft über ein Gebläse ermöglicht eine Erzielung einer guten Motorbremskraft, wenn die Brennstoffzufuhr durch Zurücknahme des Gashebels oder Gaspedals gedrosselt wird, da in diesem Falle eine Zufuhr der vollen Verbrennungsmittelmenge erfolgt, während die Zufuhr des Brennstoffs unterbrochen ist.

Vorteilhaft weist das Auslaßsystem der Brennkraftmaschine ein Durchlaßsteuerorgan auf, mit dem der Nutζquerschnitt des Auslaßkanales als Funktion des Abgasdruckes geändert werden kann, wobei der Nutζquerschnitt und der Druck sich gleichsinnig ändern und das Durchlaßsteuerorgan vorteilhaft durch das Gaspedal oder die entsprechende Steuerhandhabe für die Brennstoffzufuhr, steuerbar ist. Auf diese Weise werden Luftverluste begrenzt, die sich bei der Spülung ergeben könnten, und wird bei kleinen oder mittleren Drehzahlen ein Teil der verbrannten Gase zurückgehalten, der somit nochmals am Arbeitstakt teilnimmt.

Mit besonderem Vorteil wird das Gebläse durch ein am Ausgang des Motors im Getriebezug vor dem Drehmomentwandler angeordnetes Planetengetriebe angetrieben, derart, daß die Luft mit einem überdruck zugeführt wird, der in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen dem Antriebsdrehmoment und dem Widerstandsmoment variabel ist.

Die Unteransprüche haben weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Inhalt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
Es zeigt

Fig. 1 eine schematisch sehr stark vereinfachte, nach Art eines Schaltbildes aufgebaute Darstellung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit dem Einlaß- und Auslaßsystem,

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Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung der Brennkammer der Maschine gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 einen schematischen Teilschnitt gemäß Linie IV-IV in Fig· 3,

Fig. 5 eine schematische Teildarstellung des Auslaßsystems und Fig. 6 eine schematische Darstellung des Gebläseantriebs.

Zunächst soll anhand der Fig. 1 der Grundaufbau einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine veranschaulicht werden.

Die Maschine weist wenigstens einen Zylinder 10 auf, dessen Wand eine Auslaßöffnung 12 und zwei Einlaßöffnungen 13 für Verbrennungsmittel wie beispielsweise Luft aufweist. Der Brennstoff wird über eine Öffnung 11 zugeführt. In der Zeichnung ist nur ein einzelner Zylinder 10 veranschaulicht, jedoch weist die Brennkraftmaschine insgesamt in der Regel eine Mehrzahl von Zylindern auf. Die Füllungswechselöffnungen 11, 12 und 13 können je aus einer Mehrzahl von einzelnen Öffnungen bestehen, die einander benachbart und parallelgeschaltet sind.

Das Zuführsystem für Brennstoff weist einen Speicher 20 auf, von dem aus der durch eine Pumpe 21 mit einem Auslaßventil unter Druck gesetzte Brennstoff zu einer Einspritzdüse 22 gelangt. Die Leistungssteuerung der Zumeß- oder Einspritzdüse erfolgt über eine Düsennadel 23, deren Position vom Gaspedal od. dgl. aus über eine mechanische Verbindung 25 einstellbar ist. Der von der Einspritzdüse 22 kommende Brennstoff dringt in das Motorgehäuse (carter-moteur) 26 ein, wo er sich mit den beim Betrieb der Maschine bildenden Dämpfe mischt, sodann einen hülsenförmigen Ölscheider 27 und ein Rückschlagventil 28 durchsetzt, bevor der Brennstoff zur Einlaßöffnung 11 geführt wird. Der Brennstoff gelangt ohne vorherige Durchmischung mit Luft

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in den Zylinder, so daß OxydationsPhänomene, welche zündfähige oder die Zündung unterstützende Produkte erzeugt, maximal verzögert sind. Darüberhinaus ermöglicht dieses Zufuhrsystem eine mehrfache Verwendung des Gases des Gehäuses.

Das Zuführsystem für Luft weist ein Gebläse 30 auf, welches durch eine Differentialgetriebe 31 angetrieben wird und über Rohre oder Leitungen 30a Umgebungsluft unter variablem Überdruck in

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der Größenordnung von einigen-zig Gramm pro cm den Einlaßöffnungen 13 zuführt, wobei der Überdruck eine Funktion des an der Ausgangswelle 32 der Brennkraftmaschine und an der Eingangswelle 33 eines Kennungswandlers oder Drehmomentwandlers vorliegenden Drehmomentes ist.

Das Auslaßsystem weist ein Durchlaßsteuerorgan 40 auf, welches am Abgassammler 41 gelagert ist und ein Steuerglied 42 wie einen Hahn oder Schieber aufweist, der einerseits unter dem Einfluß eines mit dem Gaspedal 24 od. dgl. verbundenen mechanischen Steuergestänges und andererseits unter dem Einfluß eines Einstellorganes 44 steht, welches auf den Druck des Abgases im Abgassammler 41 reagiert. Wenn das Gaspedal 24 betätigt wird, so gibt das Gestänge 43 die öffnung des Steuergliedes 42 frei, welches sodann der Einstellung durch das Einstellorgan 44 unterworfen ist. Bei einer Verzögerung der Maschine hingegen betätigt das Gestänge 43 das Steuerglied 42 im Sinne eines Schließens. In Strömungsrichtung hinter dem Steuerglied 42 weist die Abgasleitung 41 einen vertikalen Endabschnitt 41 a, der von einer thermisch isolierenden Buchse 45 umgeben ist, um eine hohe Resttemperatur und einen hohen Restdruck des Abgases aufrecht zu erhalten, wodurch der Auspuff der Abgase in die Umgebung unterstützt und eine Ansammlung von Abgasen in Bodenhöhe im Auspuffbereich vermieden wird, wobei eine solche bodennahe Ansammlung von Abgasen insbesondere im städtischen Bereich besonders schädlich wäre.

Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wie sie in den

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Fig. 1 und 2 veranschaulicht ist, ist die Einlaßöffnung 11 für Brennstoff in der Wand des Zylinders 10 vorgesehen und liegt der Auslaßöffnung 12 im wesentlichen diametral gegenüber, während die Lufteinlaßöffnungen 13 zu beiden Seiten der Auslaßöffnung 12, jedoch geringfügig tiefer, vorgesehen sind.

In Fig. 2 ist mit weiteren Einzelheiten die Brennkammer einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine veranschaulicht.

Der Kolben 14 weist an seinem Kolbenboden 14a einen zylinderförmigen Vorsprung 14b auf, der einen Leitkörper bildet und eine halbkugelförmige Ausnehmung 14c aufweist, die von seiner Oberseite her eingearbeitet ist. Der Zylinderkopf 15 weist eine zylindrische Ausnehmung 15b zur Aufnahme des Vorsprungs 14b auf, sowie eine halbkugelförmige Ausnehmung 15c. Wenn der Kolben in dem in Fig. 2 mit ausgezogenen Linien veranschaulichten oberen Totpunkt ist, so greift der Vorsprung 14b in die entsprechende Ausnehmung 15b des Zylinderkopfes ein und bilden die halbkugelförmigen Ausnehmungen 14c und 15c eine kugelige Brennkammer. Am Boden der halbkugelförmigen Ausnehmung 15c des Zylinderkopfes 15 ist ein Zündorgan 16 vorgesehen.

Im Vorsprung 14 b des Kolbens 14 sind Durchtrittskanäle 14d vorgesehen. Die Durchtrittskanäle 14d münden einerseits im wesentlichen radial in der halbkugelförmigen Ausnehmung 14c und andererseits' in der Seitenwand des Vorsprungs 14d unmittelbar oberhalb des Bodens 14a des Kolbens. Wenn daher der Vorsprung 14b des Kolbens in die Ausnehmung 15b eindringt, wobei der Kolben etwa 60° Kurbelwellenwinkel vor seinem oberen Totpunkt steht, wie dies in Fig. 2 strichpunktiert veranschaulicht ist, so wird die brennbare Füllung des Zylinders in zwei Teile geteilt, wobei ein Teil in-einem vom Vorsprung 14b und dem Zylinderkopf 15 begrenzten ersten Raum und der andere Teil in einen zweiten Raum zwischen dem Kolben 14 und dem Zylinder 10 vorgesehen ist. Die Durchtrittskanäle 14d ermöglichen den Durch-

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tritt des Gases im zweiten Raum in den Brennraum hinein, wenn der Kolben sich seinem oberen Totpunkt annähert.

Die Teilung der brennbaren Füllung des Zylinders in zwei Teile vor dem Erreichen des oberen Totpunktes des Kolbens verzögert die Zündfähigkeit des Gemisches. Der Druck im ersten Raum, dessen Volumen sich dem der Kugel annähert, steigt weniger schnell als der Druck im zweiten Raum, dessen Volumen im wesentlichen gegen Null geht. Diese Besonderheit ermöglicht es, als Zündorgan 16 eine Glühvorrichtung zu verwenden, die keine mechanische Steuerung benötigt. Selbstverständlich kann jedoch auch im Bedarfsfalle als Zündorgan ein gesteuertes Organ wie eine übliche Zündkerze verwendet werden.

Die Verzögerung der Zündung ermöglicht die Anwendung eines höheren Verdichtungsverhältnisses und somit eines guten thermodynamischen Wirkungsgrades, was unter dem Gesichtspunkt des Brennstoffverbrauches ein positiver Faktor ist. Aus der Sicht des Brennstoffverbrauches ist darüberhinaus festzustellen, daß der Durchgang des Verbrennungsgases durch die Durchtrittskanäle 15d in der Brennkammer eine ausgeprägte Wirbelbildung ergibt, welche die Ausbreitung der Zündfront und damit eine gute Verbrennung unterstützt. Die Verbrennung ist dabei auf die Brennkammer beschränkt und kann sich nicht über die Durchtrittskanäle 14d ausbreiten. Die Verbrennung erfolgt daher progressiv unter ausgezeichneten Bedingungen in der Brennkammer, was einerseits den Verbrauch begrenzt und andererseits eine Verwendung eines mageren Gemisches ermöglicht.

Die Spülung des Zylinders erfolgt durch die Öffnungen 12 und Auslaß und Einlaß erfolgen fast gleichzeitig mit der Verzögerung durch den Abschluß der Auslaßöffnungen.

Bei der Öffnung der Auslaßöffnungen erfolgt im Zylinder ein Druckabfall zur Erzielung einer induzierten Spülung unter Aus-

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nutzung des sogenannten Atkinson-Effektes, wodurch sich ein Luftverlust ergibt, der jedoch durch den Gegendruck im Abgassystem infolge des Durchlaßsteuerorganes 40 begrenzt ist. Da die Auslaßöffnung der Einlaßöffnung für Brennstoff gegenüberliegt, vermeidet die Anbringung des Vorsprungs 14b am Kolbenboden als Leit- oder Ablenkkörper und insbesondere die Anordnung der Lufteinlaßöffnungen zu beiden Seiten der Auslaßöffnung einen Brennstoffverlust bei der Spülung, da lediglich Luft bei der Spülung von der Auslaßöffnung her angesaugt werden kann. Diese Vermeidung von Brennstoffverlusten bei der Spülung ergibt einen günstigen Brennstoffverbrauch und insbesondere eine Verminderung der Umweltverschmutzung im Vergleich zu bekannten Zweitakt-Brennkraftmaschinen.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Brennstoffzufuhr durch eine Zufuhröffnung 111 (vgl. Fig. 3), welche im Zylinderkopf in die Ausnehmung 15b einmündet, welche im oberen Totpunkt des Kolbens den Vorsprung 14b aufnimmt.

Der Zylinderkopf weist eine Bohrung auf, welche als Lagerbohrung 101 für eine Hohlwelle 102 bildet, welche die Zufuhrleitung für Brennstoff darstellt.

Der aus dem Ölscheider 27 und dem Rückschlagventil 28 austretende Brennstoff wird durch eine Leitung oder ein Rohr 103 bis zu einer Vorlagekammer 104 geführt. In der Vorlegekammer 104 ist das im Sinne der Brennstoffzufuhr stromaufliegende Ende 102a der Hohlwelle 102 angeordnet. An dem Ende 102a weist die Hohlwelle 102 Fensteröffnungen 105 in der Umfangswand auf, um ein Eindringen des Brennstoffes aus der Kammer 104 in die Hohlwelle oder das Hohlrohr 102 zu ermöglichen.

In Höhe jeder Ausnehmung 15b des Zylinderkopfes jedes Zylinders weist die Hohlwelle 102 in ihrer Umfangswand einen fensterartigen Schlitz 106 auf, über dem der Innenraum der Hohlwelle oder des Hohlrohres 102 mit der Zufuhröffnung 111 in Verbindung steht,

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wenn die Hohlwelle 102 eine Winkelstellung in einem vorgegebenen Winkelbereich aufweist. Außerhalb dieses Winkelbereiches ist die Verbindung zwischen dem Innenraum der Hohlwelle 102 und der Zufuhröffnung 111 unterbrochen.

Die Hohlwelle 102 wird von der Kurbelwelle aus synchron angetrieben, wozu ein nicht näher dargestelltes mechanisches Getriebe wie beispielsweise ein Zahnriementrieb, ein Kettentrieb, ein Rädergetriebezug oder eine Transmissionswelle vorgesehen sein können.

Die Zufuhr des Brennstoffes in den Zylinderkopf erfolgt an einer von der Auslaßöffnung entferntliegenden Stelle und in einem so gewählten Drehwinkelbereich der Kurbelwelle, also bei einer solchen Kolbenstellung, daß jede Gefahr eines BrennstoffVerlustes an den Auslaßöffnungen vermieden ist. Da darüberhinaus der Brennstoff in die unmittelbare Zone des Zylinderkopfes gelangt, wo er verbrannt werden wird, besteht eine geringere Tendenz zur Bildung eines homogenen Brennstoff-Verbrennungsmittel-Gemisches. Dadurch erfolgt eine Annäherung an die vorteilhaften Verbrennungsbedingungen in einer Schichtverbrennung.

In Fig. 5 ist mit weiteren Einzelheiten das Auslaßsystem der erfindungsgemäßen Maschine veranschaulicht.

In Strömungsrichtung vor dem Steuerglied 42 ist eine Abzweigleitung 46 vom Abgassammler 41 aus vorgesehen. Die Abzweigleitung 46 mündet an einem Ende eines Zylinders 44a, in dem ein Kolben 44b gelagert ist, dessen Kolbenstange das andere Ende des Zylinders durchsetzt und mechanisch mit dem Steuerglied 42 verbunden ist. Wenn das Gaspedal 24 od. dgl. niedergedrückt ist, so gibt das Steuergestänge 43 die Öffnung des Steuergliedes 42 frei, dessen Stellung dann durch den Kolben 44b bestimmt wird. Auf den Kolben 44b wirkt ein dem Druck des Gases im Abgassammler 41 proportionaler Druck, wodurch der Kolben im Sinne einer Vergrößerung

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oder Verkleinerung des Nutzquerschnittes des Durchlaßsteuerorganes 42 für das Abgas in dem Umfange einwirkt, wie der Abgasdruck steigt oder fällt. Das Steuergestänge 43 weist an seinem Ende 43a einen Mitnehmer auf, der mit einem Anschlag des Steuergliedes 42 im Sinne einer Begrenzung des Freiheitsgrades des Steuergliedes 42 zusammenwirkt, wodiirch der Maximalwert des Nutzquerschnittes des Auslaßkanals derart festgelegt wird, daß dieser Maximalwert umso größer ist, je höher die vom Gaspedal ausgesteuerte Brennstoffzufuhr ist. Der wirksame Auslaßquerschnitt wird sodann innerhalb des zugelassenen möglichen maximalen Auslaßquerschnittes durch den Gasdruck bestimmt. Das Steuerglied 42 ist in einer Lagerausnehmung 41b des Abgassammlers 41 drehbeweglich und an der Außenseite des Abgassammlers 41 mit dem Steuergestänge 43 und dem Kolben 44b verbunden. Bei einer Verzögerung, wenn also das Gaspedal 24 od. dgl. nicht niedergedrückt ist, so wirkt das Steuergestänge auf das Steuerglied 42 schlüssig im Sinne eines Schließens ein.

Wie bereits erläutert ist, gestattet der durch das Steuerglied erzeugte Durchlaßwiderstand des Auslaßgases eine Begrenzung von Luftverlusten bei der Spülung, die, wenn sie zu groß ausfallen würden, sich nachteilig auf die Füllung des Zylinders bei dem folgenden Takt auswirken würden. Bei geringer oder mittlerer Drehzahl bewirkt der verstärkte Auslaßwiderstand des Abgases, daß ein Teil des Abgases zurückgehalten und somit teilweise vieder im nächsten Takt verwendet wird, so daß der Verschmutzungsgrad der Abgase gerade bei diesen Drehzahlbereichen erheblich vermindert wird.

In Fig. 6 ist der Antrieb des Gebläses 30 näher eranschaulicht. Das Planetengetriebe 31 ist zwischen der Maschine 50 und einem hydraulischen Drehmomentwander 51 eingesetzt, der wiederum an ein Umsteuergetriebe 52 angeschlossen ist, welches eine Vorrichtung zur Entkupplung im Totpunkt aufweist. Das Umlaufgetriebe weist zwei koaxiale Zentralräder 34 und 35 auf, die auf der Aus-

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gangswelle 32 der Maschine 50 bzw. auf der Eingangwelle 33 des Drehmomentwandlers 51 gelagert sind. Langgestreckte, die Zentralräder 34, 35 axial übergreifende Umlaufräder 36, von denen wenigstens zwei vorgesehen sind, kämmen mit den Zentralrädern und 35 und treiben den UmIaufradträger 37 an.

Das Zentralrad 35 überträgt die Bewegung auf den Drehmomentwandler 51, der ein mehr oder weniger verstärktes Drehmoment dem Umsteuergetriebe 52 zuführt, während der UmIaufradträger 37 beispielsweise über einen Riemen 38 mit entsprechender Übersetzung das Gebläse 30 antreibt.

Der UmIaufradträger 37 weist eine zur Drehrichtung der Maschine 5< entgegengerichtete Drehrichtung auf und dreht, stets im selben Sinne, schneller oder langsamer, je nach der mehr oder weniger großen Differenz zwischen dem Antriebsmoment der Maschine und dem Widerstandmoment vom Drehmomentwandler 51 her. Das Gebläse arbeitet somit je nach den Antriebsbedingungen des mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten Fahrzeuges in einem ständig variablei Bereich. Wenn das Gaspedal 24 od. dgl. niedergedrückt ist und die Maschine das Antriebsdrehmoment für das Fahrzeug liefert, so ist die Drehgeschwindigkeit des Gebläses eine Funktion der Differenz zwischen dem Antriebsdrehmoment von der Maschine her und dem Widerstandsmoment infolge mechanischer Verluste, des LaufWiderstandes der Fahrzeugräder, der zu überwindenden Geländesteigung usw. Wenn das Gaspedal 24 nicht niedergedrückt ist, so ist die Drehgeschwindigkeit des Gebläses eine Funktion der Differenz zwischen dem aus der Trägheitsmasse des Fahrzeuges resultierenden und das Fahrzeug antreibenden Antriebsmoment und dem Widerstandmoment, zu dem das Bremsmoment an der Ausgangswelle der Maschine beiträgt.

Wie bereits erläutert ist, wird bei der Verzögerung die Brennstoffzufuhr unterbrochen, jedoch nicht die Luftzufuhr, so daß sich eine starke Motorbremsleistung ergibt.

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Die Aufladung der Maschine durch das Gebläse ermöglicht darüberhinaus selbst bei niedrigen Drehzahlen die Erzeugung eines hohen Drehmomentes, wodurch ein vereinfachter Kennungs- oder Drehmomentwandler verwendet werden kann, beispielsweise ein an sich bekannter hydraulischer Drehmomentwandler.

Darüberhinaus ist aber selbstverständlich auch ein mechanischer Kennungswandler mit Zahnradgetriebe ohne weiteres zu verwenden.

Mit einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist es möglich und vorteilhaft, übliche petrochemische Brennstoffe ohne Zusätze oder Dotierungsmittel mit einem hohen Verdichtungsverhältnis zu kombinieren, wodurch sich eine gute thermodynamische Leistung bzw. ein guter thermodynamischer Wirkungsgrad ergibt, was bei bekannten Motoren nur durch Brennstoffe mit zündverzögernden Additiven möglich war. Die Verwendung von Normalkraftstoff trotz hohen Verdichtungsverhältnisses ist in der weiter oben erläuterten Weise dadurch möglich, daß die Zündung durch die unmittelbare Brennstoffzuführung ohne Mischung mit der Luft und durch die Ausbildung des Kolbenbodens maximal verzögert wird, wobei die besondere Ausbildung des Kolbenbodens die brennbare Füllung aufteilt, wozu noch besondere Kühlmaßnahmen kommen. Die Kühlung erfolgt nämlich nicht durch konvektive Flüssigkeitsumlaufkühlung mit Strömung im Zylindermantel von unten nach oben, sondern durch Zwangsumlaufkühlung, wobei die Kühlpumpe die Kühlflüssigkeit aus dem unteren Bereich des Wärmetauschers über den Zylinderkopf in dem Kühlmantel 53 der Zylinder (vgl. Fig. 2 und 3) drückt, von deren unterem Bereich aus die Kühlflüssigkeit durch eine aufsteigende Leitung wieder zur Oberseite des Wärmetauschers geführt wird. Die kalte Kühlflüssigkeit erzeugt somit zunächst eine starke Kühlung im Bereich der Brennkammer, wodurch die Zündung dort weiter verzögert wird.

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Der Aufbau der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ermöglicht eine Vereinfachung verschiedener peripherer Vorrichtungen. So kann die Schmierung durch eine Pumpe erfolgen, die in das Kurbelgehäuse hinein fördert, welches wie bei einer Viertakt-Brennkraftmaschine als ölreservoir verwendet wird, wodurch die drehenden und hin- und hergehenden Teile der Maschine in Gleitlagern gelagert werden kann, was wirtschaftlicher ist als eine Lagerung in Wälzlagern, wie sie bei Zweitakt-Brennkraftmaschinen üblicherweise vorgesehen ist.

Darüberhinaus ist keinerlei spezielle Vorrichtung für einen Kaltstart der Maschine erforderlich, wobei die Vollgaszufuhr des Brennstoffes durch Niederdrücken des Gaspedales erfolgt.

Mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird somit den üblichen Vorteilen von Zweitakt-Brennkraftmaschinen - einfacher Aufbau, Einlaß und Auslaß durch Wandöffnungen und Vermeidung jeglicher Einstellschwierigkeiten, geringer Bauraum, leichte Bauweise und Zuverlässigkeit - noch eine Reihe von Vorteilen hinzugefügt, nämlich insbesondere ein verringerter Brennstoffverbrauch und verringerte Luftverschmutzung, ein guter thermodynamischer Wirkungsgrad, die Möglichkeit der Verwendung normaler Brennstoffe ohne Zusatzmittel, und eine Leistungs- und Drehmomentcharakteristik, welche die Verwendung eines vereinfachten automatischen Getriebes ermöglicht.

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Claims (1)

1. Francois-Antoine SUSINI 17 934 60/ko

   35, boulevard Foch,
   06600 ANTIBES/Frankreich

   Patentansprüche

   ι! Zweitakt-Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, mit wenigstens einem Zylinder, in dem ein Kolben gleitbeweglich gelagert ist, dessen Kolbenboden einen Vorsprung aufweist, mit wenigstens einer ersten Einlaßöffnung für die Zuführung von Brennstoff, mit wenigstens einer zweiten Einlaßöffnung für die Zuführung von Verbrennungsmittel, mit wenigstens einer Auslaßöffnung, mit einem zusammen mit dem Kolben eine Brennkammer mit einem Zündorqan begrenzenden Zylinderkopf, mit einem zur zweiten Einlaßöffnung fördernden Aufladegebläse, und mit einem Steuerorgan für die Brennstoffzufuhr, wobei die zweite Einlaßöffnung und die Auslaßöffnung in einem Bereich der Zylinderwand vorgesehen sind, der getrennt im Abstand von dem Bereich liegt, in dem die erste Einlaßöffnung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einlaßöffnungen (11, 13) so angeordnet sind, daß das Verbrennungsmittel und der Brennstoff oberhalb des Kolbenbodens getrennt zugeführt werden und daß der ein Ablenkorgan bildende Vorsprung (I4b) des Kolbenbodens einerseits in eine Ausnehmung (I5b) des Zylinderkopfes (15) mit dem Zündorgan (16) bei der Annäherung des Kolbens (14) an den oberen Totpunkt eingreift und mit dem Zylinderkopf (15) die Brennkammer begrenzt, sowie andererseits wenigstens einen Durchlaßkanal (I4d) aufweist, der eine Strömungsverbindung zwischen dem Hohlraum (I4c, 15c) im Zylinderkopf (15) bzw. im Kolben (14) und dem oberhalb des Kolbenbodens liegenden Ringraum des Zylinders (10) ermöglicht, wenn der Vorsprung (14b) des Kolbenbodens in die Aus-

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   ORIGINAL INSPECTED

   _n ρ »

   nehmung (1 L>b) des Zylinderkopfes (15) eindringt.

   2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (I4b) des Kolbenbodens zylindrisch ausgebildet ist und bei Annäherung des Kolbens (14) an den oberen Totpunkt in eine zylindrische Öffnung (15b) der Ausnehmung des Zylinderkopfes eindringen kann, und daß in Vorsprung (14b) eine von dessen Oberseite ausgehende Ausnehmung (14c) vorgesehen ist, wobei die Durchtrittskanäle (I4d) einerseits in die Ausnehmung (I4c) und andererseits an der äußeren Seitenwand des zylindrischen Vorsprungs (14b) münden.

   3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einlaßöffnung (111) in die Ausnehmung (i5b) des Zylinderkopfes (15) mündet.

   4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einlaßöffnung (111 ) in der Wand desjenigen Bereiches der Ausnehmung (I5b) des Zylinderkopfes (15) mündet, welcher den Vorsprung (I4b) des Kolbens (14) in dessen oberen Totpunkt aufnimmt.

   5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einlaßöffnung (11) im Zylinder (10) in einem Wandbereich mündet, der dem die Mündung der zweiten Einlaßöffnung (13) und der Auslaßöffnung (12) aufweisenden Bereich gegenüberliegt.

   6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Brennstoffes mittels einer Hohlwelle (102) erfolgt, deren den Brennstoff aufnehmender Innenraum während eines gewissen.· Drehwinkelbereiches einer vollständigen Umdrehung der Hohlwelle (102) mit der ersten Einlaßöffnung (111) in Verbindung steht, wobei ein zur Kurbelwelle der Maschine synchrone Antrieb der Hohlwelle (102) erfolgt.

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   7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bi^r 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (10) wenigstens zwei Einlaßöffnungen (13) für Verbrennungsmittel aufweist, die zu beiden Seiten der Auslaßöffnung (12) angeordnet sind.

   3. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum im Zylinderkopf (15) einen im wesentlichen halbkugelförmigen Abschnitt (15c) aufweist, der nach unten zum Kolben (14) hin durch eine zylindrische Lagerausnehmung (15b) verlängert ist, in welche der Vorsprung (14b) des Kolbens eindringen kann, und daß der Hohlraum mit der Ausnehmung (14c) des Vorsprungs (14b) des Kolbens (14) bei im oberen Totpunkt befindlichem Kolben eine im wesentlichen kugelförmige Brennkammer bildet.

   9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündorgan (16) ein Glühorgan ist.

   10. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßsystem ein Durchlaßsteuerorgan (40) aufweist, mit welchem der Nutζquerschnitt des Auslaßkanales (41) in Abhängigkeit vom Abgasdruck änderbar ist, wobei der Nutzquerschnitt und der Abgasdruck gleichsinnig voneinander abhängen.

   11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchlaßeteuerorgan (40) ein Steuerglied (42) aufweist, velches einerseits an einen Druckfühler für das Abgas und andererseits an das Brennstoffsteuerorgan angeschlossen ist, wobei die Öffnung des Steuergliedes durch das Brennstoffsteuerorgan freigegeben und durch den Druckfühler für das Abgas eingestellt wird.

   12. Brannkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Zufuhrsystem für Brennstoff ein Zumeßorgan für Brennstoff wie eine Einspritzdüse (22) oder eine Zumeßdüse aufveist, die durch das Brennstoffsteuerorgan (24) ein stellbar und über das Motorgehäuse an die erste Einlaßöffnung (11) angeschlossen ist.

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   -A-

   13· Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufladegebläse (30) im Zufuhrsystem für Verbrennungsmittel mechanisch derart angetrieben ist, daß das Verbrennungsmittel unter einem variablen Überdruck in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Antriebsdrehmoment und dem Widerstandsdrehmoment des Motors anlieferbar ist.

   14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (30) über ein Planetengetriebe (31) am Ausgang der Maschine (50) im Antriebszug vor einem Kennungs— oder Drehmomentwandler (51) angetrieben ist, wobei das Planeten- oder Differentialgetriebe (31) zwei auf der Ausgangswelle (32) des Motors bzw. der Eingangswelle (33) des Kennungswandlers (51) sitzende Zentralräder (34, 35) und wenigstens zwei Umlaufräder (36) aufweist, die mit den Zentralrädern kämmen und deren Träger (37) das Gebläse (30) antreibt.

   909808/0169