DE3237615C2

DE3237615C2 - Viertakt-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3237615C2
Application number: DE19823237615
Authority: DE
Inventors: Michael 6108 Weiterstadt Mayer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-10-11
Filing date: 1982-10-11
Publication date: 1984-07-19
Also published as: DE3237615A1

Description

SZ J/ 01D

hung der Kurbelwelle 11 des Triebwerks wiederholt sich dieser Vorgang mit dem Unterschied, daß der andere Brennraume 3b über das Auslaßventil 76 Abgase liefert.

Zur Kühlung und zur Erhaltung der bei der Verbrennung des Kraftstoffes freigesetzten Wärmeenergie in den Abgasen bzw. zur Minderung des Verlustes an Wärme an die Teile des Triebwerks wird Wasser so früh wie möglich in die Brennraume eingespritzt, ohne daß dabei die Verbrennung beeinträchtigt wird.

Die Erfindung kann mit besonderem Vorteil bei Triebwerken gemäß DBP (P 32 32 974.1) angewendet werden, weil sich hierbei günstige konstruktive Möglichkeiten zur Realisierung ergeben. Durch entsprechende Dimensionierung der in Fig. 1 gezeichneten 1 ■» Rohrleitungen 6 kann das Totraumvolumen innerhalb ziemlich weiter Grenzen an die jeweiligen Bedürfnisse bzw. vorgesehenen Bctriebszustände angepaßt werden. In Weiterbildung der Erfindung können diese Rohrleitungen zusätzliche, beispielsweise zylindrische Räume, angeschlossen werden und durch einen darin verschiebbaren Ko'ben der Totraum in einfacher Weise verändert werden. Dies ist insbesondere dann inteessani, wenn die in den Rohrleitungen auftretenden Resonanzschwingungen eine Erhöhung der Motorleitung bringen sollen — beispielsweise bei Motoren für Rennen. Wenn die jeweilige Einstellung des Kolbens in Abhängigkeit von der jeweiligen Motordrehzahl verändert wird, lassen sich Resonanzschwingungen über einen verhältnismäßig weiten Drehzahlbereich erzeugen und damit die Motorleistung in diesem Drehzahlbereich erheblich steigern.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentanspruch:

Viertakt-Brennkraftmaschine mit mehr als zwei Zylindern, bei der die Expansionsräume (4a, 4b) von zwei Zylindern (la, Ib). deren Kolben (2a, 2b) derart synchron bewegt werden, daß sie die oberen bzw. die unteren Totpunkte im gleichen Zeitpunkt durchlaufen und im selben Zeitintervall sich beide vom Zylinderkopf weg bzw. zum Zylinderkopf hin bewegen und jeder dieser Kolben (2a bzw. 2b) mit einem zugeordneten Gestänge (12a bzw. 12b) verbunden ist, derart miteinander kommunizieren, daß zum Zwecke der Leistung zusätzlicher Arbeit die verbrannten Gase wechselweise von dem Brennraum (3a bzw. 3b) eines Zylinders (la bzw. \b) über das zugeordnete Auspuffventil (7a bzw. Tb) in die Expansionsräume (4a und 4b)beider Zylinder (la. \b) fließen und dort durch Expansion gegen die Unterseiten der Kolben (2a und 2b) wirken und daß bsi der folgenden Umkehr der beiden Kolbenbewegungen das bisher geöffnete Auspuffventil (7a bzw, 7b) geschlossen und ein zusätzliches Ventil (10), welches die Expansionsräume (4a, 4b) mit der Außenluft verbindet, während der Dauer dieser Kolbenbewegung geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase der zwei Zylinder (la, \b) unmittelbar nur in die Expansionsräume (4a. 4b) dieser zwei Zylinder (la. \b) transportiert werden, und daß eine unbrennbare Flüssigkeit in die Verbrennungsgase eingespritzt und verdampft wird, zur Arbeitsleistung in den Expz^sionsräumcn (5a.5i>/

Die Erfindung betrifft eine Viertakt-Brennkrafimaschine mit mehr als zwei Zylindern, bei der die Expansionsräume von zwei Zylindern, deren Kolben derart synchron bewegt werden, daß sie die oberen bzw. die unteren Totpunkte im gleichen Zeitpunkt durchlaufen und im selben Zeitintervall sich beide vom Zylinderkopf weg bzw. zum Zylinderkopf hin bewegen und jeder dieser Kolben mit einem zugeordneten Gestänge verbunden ist, derart miteinander kommunizieren, daß zum Zwecke der Leistung zusätzlicher Arbeit die verbrannten Gase wechselweise von dem Brennraum eines Zylinders über das zugeordnete Auspuffventil in die Expansionsräume beider Zylinder fließen und dort durch Expansion gegen die Unterseiten der Kolben wirken und daß bei der folgenden Umkehr der beiden Kolbenbewegungen das bisher geöffnete Auspuffventil geschlossen und ein zusätzliches Ventil, welches die Expansionsräume mit der Außenluft verbindet, während der Dauer dieser Kolbenbewegung geöffnet wird.

Durch die GB-PS 3 97 824 ist eine Viertaktbrennkraftmaschine mit mehr als zwei Zylindern der eingangs genannten Art bekannt, bei der die Abgase aller Zylinder in einen gemeinsamen Kanal strömen und dann unter Zwischenschaltung zahlreicher gesteuerter Ventile in Expansionsräumc geführt werden. In den Figuren dieser Patentschrift werden zahlreiche verschiedene Ausfiihrungsformen beschrieben und im zugehörigen Text noch mögliche Abwandlungen erwähnt. Eine Figur zeigt eine komplizierte Anordnung der vorstehend genannten Art mit Ventilen und verschiedenen Räumen oberhalb und unterhalb von zwei miteinander starr verbundenen Kolben. In dieser Patentschrift werden auch zahlreiche andere Varianten derartiger Viertakt-Brennkraftmaschinen beschrieben, bei denen die Abgase aller Zylinder in einen gemeinsamen Kanal strömen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine wesentlich einfachere, preiswerter herzustellende und besonders betriebssichere Anordnung anzugeben, bei der die Energie der aus den Brennräumen der Zylicder abströmenden Gase zusätzlich nutzbar gemacht wird. Diese Aufgabe wird bei oiner Viertakt-Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Abgase der zwei Zylinder unmittelbar nur in die Expansionsräumc dieser zwei Zylinder transportiert werden, und daß eine unbrennbare Flüssigkeit in die Verbrennungsgase eingespritzt und verdampft wird, zur Arbeitsleistung in den Expansionsräumen.

Dadurch, daß nur jeweils zwei Zylinder in einer Arbeitsgruppe miteinander durch Abgasleitungen gekoppelt sind, entfällt die Notwendigkeit der Anordnung zusätzlicher Ventile. Außerdem ergeben sich verhältnis-

mäßig kurze Überströmleitungen, und es wird der sonst in langen Überströmleitungen auftretende Energieverlust vermieden. Es werden hierbei auch die von einem Brennraum abgehenden Abgase vollständig in die Expansionsräume beider Zylinder geführt, deren Kolben im Gleichtakt bewegt werden, und die in den Abgasen befindliche Restenergie wird nahezu vollständig nutzbar gemacht und das Abströmen der Abgase aus den Brcnnräumen wird nicht durch periodisch wechselnd zuströmende Abgase anderer Zylinder gestört.

jo Das an sich bekannte Einspritzen einer unbrennbaren Flüssigkeit in die Verbrennungsgase und dort stattfindende Verdampfen bewirkt nicht nur eine für die mechanische Belastbarkeit des Kolbens günstige Kühlung, sondern es wird auch bei dieser speziellen Führung der Abgase die in den Verbrennungsabgasen enthaltene thermische Rcstcnergie besser ausgenutzt, so daß sich eine sehr vorteilhafte Kombinationswirkung hinsichtlich der Ausnutzung der Energie der Verbrennungsgase ergibt.

Im nachstehenden wird die Erfindung in Verbindung mit der ein Ausführungsbeispiel darstellenden, schematisch vereinfachten Figur beschrieben. Hierbei sind alle zum Verständnis der Erfindung nicht notwendigen Einzelheiten der besseren Übersicht halber fortgelassen worden.

Die Figur zeigt schematisch eine Viertaktbrennkraftmaschine mit zwei parallelen Zylindern la, Xb, in denen Kolben 2a, 2b gleichzeitig hin- und hergehen. Die Brennräumc 3a, 36 arbeiten im abwechselnden Takt und sind jeweils oberhalb der Kolben 2a, 2b angeordnet, während Nachexpansionsrüume 4a. 4b unterhalb der Kolben angeordnet sind. Die Nachexpansionsräume kommunizieren miteinander sowie mit dem Überstromrohr 6. das wiederum, durch Auslaßventile 7a, Tb gesteuert, mit den Brennräumen 3a und 3b abwechselnd kommuniziert. Die Figur zeigt das Auspuff-Ventil 7a in offener Stellung, wobei die Abgase (Pfeile) des Brennraums 3 a durch das Überstromrohr 6 in beide Nachexpansionsräumc 4a und 4b strömen. Über eine Düse 9 wird das Wasser in das Überstromrohr 6 eingespritzt. Das Verdampfen des Wassers bewirkt gleichzeitig eine Kühlung der Brcnnraumabga.se und eine Steigerung des Arbeitsdruckes.

Nachdem die Brennraumabgase den Kolben 2;\ beim hi Auspuffiakt sowie den Kolben 26 beim Verdichtungstakt hochgetrieben haben, entweichen sie über ein Ventil !() aus den Nachexpansionsriiumcn 4a und 46 in ein nicht dargestelltes Auspuffsystem. Nach einer Llindre-