DE3032656A1 - Brennkraft-hubkolbenmaschinen - Google Patents

Description

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" "D-SOOD" MQ η dien 80 Sckellstrasse

Telefon '089) 4 48 24

Telex 5 215 935

Telegramme patemus münchen

Patentanwalt Dr.-Ing. R. Liesegang

zugelassen beim Europäischen Palentamt — admitted to the riiropenn Piilont Olllce — Mandotalio nijroe auprns I¹ Offlt <■ Europnnn ticsü Brevotr,

Brennkraft-Hubkolbenmaschine

Die Erfindung betrifft eine Brennkraft-Hubkolbenmaschine mit mehreren Zylindern und Zufuhr, der Verbrennungsluft mittels eines von der Maschine angetriebenen Laders mit einem exzentrisch in einem zylindrischen Gehäuse rotierenden Läufer mit einem Drehkolben je Zylinder, der mittels eines radial bezüglich des Gehäuses bewegbaren Schiebers am Umfang abgedichtet ist.

Ein Beispiel für einen geeigneten Lader ist in der Patentanmeldung P 29 28 829.7 beschrieben. Ein solcher Lader sorgt für einen sehr gleichförmigen Ladedruck schon bei niedrigen Drehzahlen, d. h. auch schon in der Startphase der Brennkraftmaschine bei einfacher Konstruktion.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine nach dem Otto-Prinzip arbeitende Brennkraft-Hubkolbenmaschine mit erhöhtem Drehmoment und verringertem Verbrauch so_vwie mit niedrigen Schadstoffanteilen in den Auspuffgasen zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer Brennkraft-Hubkolbenmaschine der eingangs beschriebenen Art die folgenden Massnahmen vorgesehen:

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a) der Kraftstoff wird direkt in die Brennräume der Zylinder eingespritzt;

b) i\ur Eirispritzbeginn liegt bei mindestens 25° Kurbelwellenwinkel (KW) nach demoberen Totpunkt;

c) als Kraftstoff wird Ottomotoren-Kraftstoff verwendet (Benzin);

d) die Maschine arbeitet mit hoher,Selbstzündung des Kraftstoffes bewirkender Verdichtung.

Die Brennkraft-Hubkolbenmaschine nach der Erfindung ermöglicht es, die Vorteile des Laders voll auszuschöpfen. Ein erhöhtes Drehmoment ergibt sich daraus, daß Einspritzbeginn und damit die Zündung zu einem Zeitpunkt stattfindet, in welchem die Kurbelwelle bereits mindestens 25° über den Totpunkt hinaus gedreht ist. Der Kolben beginnt also auf die Kurbelwelle zu einem Zeitpunkt zu wirken, bei dem bereits ein vergleichsweise großer Hebelarm zur Verfugung steht.

Die bei Ottomotoren bisher übliche Zündanlage läßt sich aufgrund der hohen Verdichtung und der bei Ottomotoren an sich bekannten Direkteinspritzung einsparen. Auch müssen Ventil querschnitt und -hub der Einlassventile der Maschine nicht so genau wie bei üblichen Saugmotoren bemessen werden.

Aufgrund der hohen Verdichtung-und der-durch den Lader bereitgestellten Druckerhöhung der Ladeluft (in der Größenordnung von bis zu 1 bar) steigt die Temperatur der Verbrennungsluft auf einen die Zündtemperatur des Otto-Kraftstoffes (ca. 220⁰C) weit übersteigenden Wen an. Deshalb kann auch bei Kaltstart stets mit sofortigem Anspringen der Maschine gerechnet werden.

Für die Direkteinspritzung wird eine mechanische Einspritzpumpe vorgezogen, weil bekannte elektronische Einspritzanlagen nicht notwendig den erforderlichen hohen Kraftstoffdruck bereitstellen.

ORIGINAL INSPECTED

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Die Verdibhtung muß jedenfalls höher als bei Serien-Ottomotoren heute üblich liegen, damit die Selbstzündtemperatur erreicht wird. Sie kann niedriger liegen als bei Dieselmotoren. Ein in der Praxis geeigneter Wert dürfte in der Größenordnung von 1:14 1i egen.

Die Erfindung "ist im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch eine Brennkraft-Hubkolbenmaschine gemäß der Erfindung.

In der Figur ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 eine Brennkraftmaschine bezeichnet, die einen Zylinder 2, einen Zylinderkopf 3 mit Zylindereinlass 4 und Einlassventil 5, Brennraum 6, Kolben 7, Pleuel 8 und Kurbelwelle 9 aufweist. Auslassventil und Zylinderauslass sind wie üblich ausgebildet und nicht dargestellt.

Bei der gezeigten Brennkraftmaschine handelt es sich um einen Vierzylinder-Reihenmotor, der im Viertaktverfahren arbeitet.

Seitlich vom Zylinderblock ist ein insgesamt mit dem Bezugszeichen bezeichneter Lader angeordnet. Dieser Lader umfasst ein horizontales Gehäuse 11 mit einer zylindrischen Innenbohrung 12, in der ein zylindrischer Läufer mit dor Zylinderanzahl entsprechender Anzahl von vier Drehkolben 14 in Reihenanordnung drehbar ist. Diese Drehkolben 14 sind durch Zwischenscheiben 13 axial getrennt und verbunden, welche koaxial (Achse 18) mit der Innenbohrung 12 sind und über ihren Umfang die Abdichtung in axialer Richtung gegenüber der Zylinderbohrung 12 besorgen.

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Der Läufer ist an seinen beiden Enden über Wellenzapfen in Lagern gelagert (nicht gezeigt) und von der Kurbelwelle 9 aus direkt oder indirekt über einen Kunststoff-Zahnriemen mit halber Kurbelwellendrehzahl antreibbar.

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Die einzelnen Drehkolben 14 haben gleiche Exzentrizität e bezüglich der Achse 18 des Läufers, wobei ihre Exzentrizität e jedoch um 90° zum nächstfolgenden Drehkolben 14 versetzt ist.

Ε· Jeder Drehkolben ist durch einen Schieber 19 mit an seinem freien Ende angeordneter, axial über die Länge des Drehkolbens verlaufender Dichtleiste 20 im Bereich zwischen einem Gaseinlass 21 und einem Gasauslass 22 des Gehäuses 11 sowie durch eine axiale Dichtleiste 25 am Umfang des Drehkolbens an der Stelle grösster Exzentrizität in einen Saugraum 23 und einen Druckraum unterteilt. Luft gelangt in den Saugraum 23 über einen Luftfilter

Sämtliche Schieber 19 sind mit Spiel durch die Wand des Gehäuses 11 geführt und in einem gemeinsamen Schiebergehäuse 26 unter Federwirkung an die Umfange der zugeordneten Drehkölben 14 angedrückt. Die Schieber 19 durchsetzen eine durchgehende Zwischenpl.itte ?./. In dieser Zwischenplatte 27 sind Schlitze vorgesehen, die mit Dichtungen (nicht gezeigt) ausgekleidet sind, in welchen die Schieber 19 abgedichtet in Richtung radial zur Achse 18 der Bohrung 12 geführt sind.

Auf der gleichen Seite der Brennkraftmaschine, auf der auch der Lader 10 angeordnet ist, ist eine Einspritzpumpe 50 angeordnet. Die andere Seite der Brennkraftmaschine 1 bleibt also für die nicht gezeigten Auspuffleitungen frei.

Bei der Einspritzpumpe 50 handelt es sich um ein mechanisches Aggregat üblicher Bauart, mit dem hohe Kraftstoffdrücke realisierbar sind. Der Kraftstoff wird über die Einspritzleitung 51 zu einem Einspritzventil 52 mit Zapfen-Mehrlochdüse.53 gespeist, die zentral im Kopf des zugehörigen Zylinderraumes angeordnet ist und für eine gleichmäßige Zerstäubung und Verteilung des Kraftstoffes über den ganzen 'Brennraum sorgt.

Die gezeigte Brennkraft-Hubkolbenmaschine arbeitet wie folgt:

Bei einer Stellung der Kurbelwelle 9 mit einem Kurbel winkel KW von etwa 30° nach dem oberen Totpunkt O.T. findet die mechanische Direkteinspritzung statt." Wegen der hohen Verdichtung und dem durch den Lader 10 erzeugten Ladedruck liegt die Temperatur der komprimierten Luft weit über der zur Selbstzündung erforderlichen Temperatur des Kraftstoffes, so daß praktisch gleichzeitig mit der Einspritzung die Zündung stattfindet (bei Kurbelwinkel KW und Hebelarm h in der Zeichnung). Der höchste Verbrennungsdruck entsteht erst bei größerem Kurbel winkel zu einem späteren Zeitpunkt, bei welcher die durch die Verbrennung erzeugte Kolbenkraft über den Pleuel 8 bereits über einen beträchtlichen Hebelarm h auf die Kurbelwelle 9 einwirken kann. Dies führt zu hohem thermischen Wirkungsgrad und hohem Drehmoment bei niedrigem Kraftstoffverbrauch, wobei gleichzeitig die Belastung der.Kurbelwellenlager und der Pleuellager kleingehalten werden kann.

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Claims (5)

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   Telefon (089) 4 48 24

   Telex S 215 835

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   zugelassen beim Europäischen Patentamt — admitted to the European Patent Ollice — Mandataire agree aupres Γ Offices Europeen das Brevets

   WILLIBALD HIEMER
   München, Deutschland
   P 101 09

   Ansprüche

   IBrennkraft-Hubkolbenmaschine mit mehreren Zylindern und Zufuhr der Verbrennungsluft mittels eines von der Maschine angetriebenen Laders mit einem exzentrisch in einem zylindrischen Gehäuse rotierenden Läufer mit einem Drehkolben je Zylinder, der mittels eines radial bezüglich des Gehäuses bewegbaren Schiebers am Umfang abgedichtet ist, gekennzeichnet durch folgende Massnahmen:

   a) der Kraftstoff wird direkt in die Brennräume (6) der Zylinder eingespritzt;

   b) der Einspritzbeginn liegt bei mindestens 25° Kurbelwellenwinkel (KW) nach dem oberen Totpunkt;

   c) als Kraftstoff wird Ottomotoren-Kraftstoff verwendet (Benzin);

   d) die Maschine arbeitet mit hoher, Selbstzündung des Kraftstoffes bewirkender Verdichtung.
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-

   net, daß der Einspritzbeginn bei 30° Kurbelwellenwiηkel (KW) nach dem oberen Totpunkt stattfindet.
3. 3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß für die Direkteinspritzung eine mechanische Einspritzpumpe (50) verwendet ist.
4. 4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Verdichtung höher als 1:12 liegt.
5. 5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung bei 1:14 liegt.