DE3507766A1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. EWeickmänn, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.¥eickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska, Dipl.-Phys. Dr. J. Prechtel

LAhe 8000 MÜNCHEN 86

POSTFACH 860 820

MDHLSTRASSE 22

TELEFON (0 89) 98 03 52

TELEX 522621

TELEGRAMM PATENTWEICKMANN MÜNCHEN

Dr. med. Rabbe Nordström
Lohengrinstraße 8

D-8022 Grünwald

Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder und einem mit dem Zylinder einen Brennraum begrenzenden Hubkolben und mit einer Einlaß- und Auslaßventilanordnung, deren Einlaßventil und Auslaßventil so gesteuert werden, daß der Brennraum zyklisch aufeinanderfolgend eine Verdichtungsphase, eine Arbeitsphase und eine Ladungswechselphase durchläuft, wobei die Ladungswechselphase während desselben Kolbenhubs auf die Arbeitsphase folgend beginnt.

Bei Zweitakt-Brennkraftmaschinen erfolgt der Ladungswechsel üblicherweise mehr oder weniger symmetrisch zum kurbelwellennahen unteren Totpunkt der Kolbenbewegung. Die auf die Zündung im oberen Totpunkt folgende Arbeitsphase wird durch das Öffnen des Auslaßventils und den Beginn der Auspuffphase beendet. Das Einlaßventil wird bei noch geöffnetem Auslaßventil zum Spülen des Brennraums und Einführen der Frischladung geöffnet. Bei schlitzgesteuerten Zweitakt-Brennkraftmaschinen schließt nach Durchlaufen des unteren Totpunkts zuerst das Ein-

laßventil und dann das Auslaßventil.

Bei herkömmlichen Zweitakt-Brennkraftmaschinen wird die Frischladung entweder über eine zusätzliche Ladepumpe oder vom Kurbelkasten her über Überströmkanäle geladen. In beiden Fällen wird die Frischladung mit überdruck in den Brennraum eingeführt. Ein ausreichend hoher Füllgrad läßt sich jedoch bei herkömmlichen Zweitakt-Brennkraftmaschinen lediglich unter Inkaufnahme von Ventilüberschneidungszeiten und Spülverlusten erreichen. Aufgrund der symmetrisch zum unteren Totpunkt liegenden Offenzeit des Auslaßventils wird die Verdichtungsphase entsprechend der Arbeitsphase verkürzt, was speziell bei einer Diesel-Brennkraftmaschine unerwünscht ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine Diesel-Brennkraftmaschine anzugeben, welche die Frischladung ähnlich einer Viertakt-Brennkraftmaschine von selbst in den Brennraum saugt, jedoch einen vollständigen Verbrennungszyklus ähnlich einer Zweitakt-Brennkraftmaschine im Verlauf von zwei Hüben ausführt.

Ausgehend von der eingangs näher erläuterten Brennkraftmaschine wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Auslaßventil vor dem Ende des die Arbeitsphase einschließenden Kolbenhubs wieder geschlossen wird und das Einlaßventil über den Auslaßschluß dieses Kolbenhubs hinaus geöffnet bleibt.
30

Auf diese Weise saugt der Kolben anschließend an die Auspuffphase bei geschlossenem Auslaßventil über das geöffnete Einlaßventil die Frischladung an. Das Einlaßventil schließt im Bereich des unteren Totpunkts, bei zusätzlicher Aufladung ggf. auch danach. Während die eine Hubbewegung in die Arbeitsphase, die Auspuffphase und die Ladephase aufgeteilt ist, steht der entgegengerichtete Hub des

Kolbens im wesentlichen vollständig für die Verdichtungsphase zur Verfügung. Die Frischladung wird höher als bei herkömmlichen Zweitakt-Brennkraftmaschinen komprimiert, was insbesondere bei Dieselmaschinen zu einem kleineren Zündverzug führt. Insbesondere kann die Brennkraftmaschine nach dem Schichtladerprinzip arbeiten. Aufgrund des vergleichsweise langen Hubs können geringere Kolbendurchmesser verwendet werden. Das Einlaßventil und das Auslaßventil kann so gesteuert werden, daß keine Ventilzeitüberschneidungen auftreten, womit Spülverluste vermieden werden. Das beim Schließen des Auslaßventils im Brennraum verbleibende Abgasvolumen vermischt sich nachfolgend mit der über das Einlaßventil angesaugten Frischladung. Hierdurch wird der Sauerstoffanteil in vorbestimmter Weise verringert, womit bei Direkteinspritzung des Kraftstoffs der Kopfneigung entgegengewirkt wird. Ferner erübrigt sich eine gesonderte Abgasrückführung zur Schadstoffemissionsminderung.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Brennkraftmaschine unterteilt der Kolben den Zylinder in zwei in Hubrichtung nebeneinanderliegende Brennräume. Jeder der Brennräume durchläuft zyklisch aufeinanderfolgend den vorstehend erläuterten Verbrennungszyklus und zwar so, daß während der Verdichtungsphase des jeweils einen Brennraums der jeweils andere Brennraum nacheinander seine Arbeitsphase und seine Ladungswechselphase durchläuft. Von Vorteil ist bei dieser Anordnungsweise, daß der während der Arbeitsphase des einen Brennraums zum anderen Brennraum hin beschleunigte Kolben gegen den in dem anderen Brennraum während der Verdichtungsphase wachsenden Druck arbeitet und die kinetische Energie des Kolbens ausgenutzt wird.

Die Ventile können herkömmlich, beispielsweise als Tellerventile oder dergleichen ausgebildet sein. Die Steuerung der Ventile kann in üblicher Weise, beispielsweise über

* θ·

Nockenwellen oder dergleichen erfolgen. Die Anordnung der Ventile in den Brennräumen ist weitgehend beliebig und kann den gewünschten Steuerzeiten des Einlaß- bzw. Auslaßventils entsprechend gewählt sein. Insbesondere kann durch die relative Lage des Einlaßventils zum Auslaßventil die Ladungsströmung in dem Brennraum und das Mischungsverhältnis Frischgas zu Rest-Abgas variiert werden. Vorzugsweise sitzen die Ventile nicht an der Stirnseite des Zylinders in dessen Zylinderkopf, sondern an dessen Umfangswand in einer vom Kolben während seiner Hubbewegung überdeckten Öffnung. Hierdurch wird erreicht, daß die Ventile nicht vom vollen Verbrennungsdruck während der Zündung beansprucht werden. Eventuelle Kompressionsminderungen durch Verbindungskanäle und dergleichen können aufgrund des verlängerten Verdichtungshubs vernachlässigt werden. Alternativ zu Tellerventilen oder dergleichen können auch Ringschieberventile vorgesehen sein, die in der Umfangswand des Zylinders vorgesehene Schlitze steuern. Die Verwendung von Ringschieberventilen ist insbesondere von Vorteil, wenn der Kolben, wie nachfolgend noch näher erläutert wird, nicht auf eine Kurbelwelle, sondern ein Kurvengetriebe arbeitet und die Eingangswelle dieses Kurvengetriebes rotiert. Die Rotationsbewegung kann zur Steuerung der Ringschieber ausgenutzt werden.

In der Umfangswand des Zylinders mündende Ventile sind insbesondere in der bevorzugten Ausführungsform mit zwei durch den Kolben voneinander getrennten Brennräumen von Vorteil. Die Auslaßventile können hierbei symmetrisch zu einem für beide Brennräume gemeinsamen Einlaßventil angeordnet werden, was die Ventilkonstruktion vereinfacht.

Entsprechend herkömmlichen Brennkraftmaschinen können mehrere Zylinder zu einer Einheit miteinander verbunden werden, wobei die Kolben über ein Abtriebsgetriebe, beispielsweise eine Kurbelwelle, miteinander gekuppelt sind und die Brennraumzyklen zum Massenschwingungsausgleich zeitlich phasenverschoben sind.

- JiT-

■ 9·

Der Kolben kann zur Umsetzung der Hubbewegung in eine Drehbewegung herkömmlich über eine Pleuelstange mit einer Kurbelwelle verbunden sein. Soweit der Kolben in dem Zylinder zwei Brennräume abteilt, ist er mit einer in Verschieberichtung des Kolbens linear beweglichen Kolbenstange axial fest verbunden. Die Kolbenstange tritt abgedichtet durch eine als Zylinderkopf dienende Zylinderstirnwand aus und ist außerhalb des Zylinders mit dem die Linearbewegung in die Drehbewegung umsetzenden Abtriebsgetriebe, beispielsweise der auf die Kurbelwelle wirkenden Pleuelstange verbunden.

In einer bevorzugten Ausführugnsform des Abtriebsgetriebes ist dessen Getriebeabtriebswelle mit einem ersten Getriebeteil gekuppelt, welches in einem brennkraftmaschinenfesten, das heißt mit dem Zylinder verbundenen Gehäuse, drehbar gelagert ist. In dem Gehäuse ist ferner gleichachsig zu dem ersten Getriebeteil drehbar ein zweites, linear verschiebbares Getriebeteil gelagert, welches einerseits mit dem Kolben oder dessen Kolbenstange und andererseits drehfest aber in Richtung der Drehachse des ersten Getriebeteils verschiebbar mit diesem gekuppelt ist. Zur Umsetzung der linearen Verschiebung in eine Drehbewegung ist ein Kurvengetriebe vorgesehen, dessen die Drehachse des ersten Getriebeteils umschließende Kurvenbahn am Gehäuse angeordnet ist und in Richtung der Drehachse ansteigende und abfallende Schubflächen hat. Ein bezüglich der Drehachse des zweiten Getriebeteils drehfest mit diesem verbundener Kurvenfolger steuert abhängig von den Schubflächen die Drehbewegung. Die Drehbewegung des zweiten Getriebeteils läßt sich zur Steuerung von als Drehschieber, insbesondere ringförmige Drehschieber ausgebildeten Einlaß- und Auslaßventilen ausnutzen. Darüber hinaus kann die Drehbewegung des zweiten Getriebeteils auf den Kolben übertragen und zur Drallerzeugung ausgenutzt werden.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:

Figur la bis f schematische Darstellungen einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine bei verschiedenen Kurbelwellenwinkeln;

Figur 2 ein Steuerdiagramm der Brennkraftmaschine nach Figur 1;

Figur 3 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit zwei durch den Kolben voneinander getrennten Brennräumen ;

Figur 4a bis f schematische Darstellungen der Brennkraftmaschine nach Figur 3 für mehrere Zeitpunkte eines Verbrennungszyklus ;

Figur 5 ein Steuerdiagramm der Brennkraftmaschine nach Figur 3;

Figur 6 einen schematischen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines anstelle der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine der Figur 1 sowie für die Brennkraftmaschine der Figur 3 verwendbaren Kurvengetriebes;

Figur 7 einen Querschnitt durch das Kurvengetriebe der

Figur 6, gesehen entlang einer Linie VII-VII; 30

Figur 8 eine schematische Abwicklung des Schubflächenverlaufs des Getriebes der Figur 6;

Figur 9 eine schematische Darstellung einer unter Verwendung des Zylinders der Figur 3 und des Getriebes der Figur 6 aufgebauten mehrzylindrigen Brennkraftmaschine;

Figur 10 eine schematische, perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Kurvengetriebes ähnlich dem Getriebe der Figur 6 und

Figur 11 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Kurvengetriebes.

Figur 1 zeigt schematisch einen Zylinder 1 einer Brennkraftmaschine, in welchem ein Kolben 3 linear verschiebbar ist. Der Kolben 3 begrenzt mit dem Zylinder 1 einen Brennraum 5 und ist über eine Pleuelstange 7 herkömmlich mit einer Kurbelwelle 9 verbunden, die die Hubbewegung des Kolbens 3 in eine Abtriebsdrehbewegung überführt. In der Umfangswand des Zylinders 1 münden an einer von dem Kolben 3 im Verlauf der Hubbewegung überstrichenen Stelle ein Einlaßventil E und ein Auslaßventil A. Das Einlaßventil E und das Auslaßventil A werden durch herkömmliche Ventilsteuerungen, beispielsweise Nockenwellen oder dergleichen so gesteuert, daß die Brennkraftmaschine aufeinanderfolgend zyklisch eine Arbeitsphase, eine Auspuffphase, eine Ladephase und eine Verdichtungsphase durchläuft. Fig. la zeigt den Kolben in seiner oberen Totpunktstellung (OT in Fig. 2), in der die verdichtete Ladung in dem Brennraum 5 gezündet wird. In Fig. Ib bewegt sich der Kolben 3 bei geschlossenen Ventilen E und A auf den unteren Totpunkt (UT in Fig. 2) zu. Während des auf den unteren Totpunkt UT zu gerichteten Hubs öffnet zum Zeitpunkt A^(Fig. 2) das Auslaßventil A. Die in Fig. Ic dargestellte Auspuffphase endet mit dem Schließen des Auslaßventils A zum Zeitpunkt A . Während sich der Kolben 3 noch weiter zum unteren Totpunkt UT hin bewegt, öffnet zum Zeitpunkt E.., der mit dem Auslaßschluß A zusammenfallen kann, das Einlaßventil E. Fig. Id zeigt die Ladephase, in der der Kolben über das Einlaßventil die Frischladung in den sich weiter vergrößernden Brennraum einsaugt. Fig. 1 e zeigt den Kolben in der unteren Totpunktstellung bei Einlaßschluß E . Während der entgegengesetzten, vom

unteren zum oberen Totpunkt gerichteten Hubbewegung sind die Ventile E und A geschlossen und die Frischladung wird verdichtet (Fig. If).

Die vorstehend erläuterte Brennkraftmaschine führt einen vollständigen Verbrennungszyklus während zwei Kolbenhüben aus. Während des einen Kolbenhubs wird die Arbeitsphase und die Ladungswechselphase durchlaufen; der andere Kolbenhub steht im wesentlichen vollständig für die Verdichtungsphase zur Verfügung. Aufgrund des langen Verdichtungshubs eignet sich die Brennkraftmaschine insbesondere als Dieselmotor und erlaubt eine Schichtladerbetriebsweise. Die Frischladung kann als Gemisch zugeführt werden, der Brennstoff kann jedoch auch in eine Frischluftladung eingespritzt werden. Die Ventile E und A sind bevorzugt als Tellerventile oder Drehschieberventile ausgebildet. Die Ventile E und A sind bevorzugt im Abstand vom Zylinderdach angeordnet, können jedoch auch im Zylinderkopf vorgesehen sein.

Fig. 3 zeigt eine Variante der Brennkraftmaschine mit einem im wesentlichen allseitig geschlossenen Zylinder 11, in welchem ein Kolben 13 verschiebbar angeordnet ist. Der Kolben 13 ist mit einer zur Zylinderachse koaxialen Kolbenstange 15 verbunden, die durch eine Stirnwand 17 des Zylinders 11 abgedichtet austritt. Der Kolben 13 unterteilt den Zylinder 11 in zwei in axialer Richtung nebeneinanderliegende Brennräume 19, 21. Beiden Brennräumen 19, 21 ist ein gemeinsames, etwa in der axialen Mitte der Zylinderumfangswand angeordnetes Einlaßventil E, hier in Form eines Tellerventils dargestellt, zugeordnet. Axial gegeneinander und zur Mitte des Zylinders 11 versetzt sind in der ümfangswand des Zylinders als Tellerventile ausgebildete Einlaßventile A-^ und A₂ vorgesehen.

Bei 23, 25 sind Zündkerzen für jeden der Brennräume 19, dargestellt; diese entfallen bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen.

Die Kolbenstange 15 kann sich wie in Fig. 3 gestrichelt angedeutet, auch durch die der Stirnwand 11 gegenüberliegende Stirnwand abgedichtet hindurcherstrecken. Die Brennräume 19, 21 erhalten auf diese Weise gleiche maximalen Volumina. Die Auslaßventile A₁ und A₂ sind im Abstand von den Stirnflächen des Zylinders 11 vorgesehen, um sie nicht direkt dem Verbrennungsdruck der zündenden ladung auszusetzen. Anstelle der Tellerventile können wiederum insbesondere ringförmige, den Zylinderumfang umschließende Drehschieberventile vorgesehen sein.

Die Ventile E, A₁ und A₀ werden so gesteuert, daß jeder der Brennräume 19, 21 den anhand der Fig. 1 und 2 erläuterten Verbrennungszyklus durchläuft. Die Verbrennungszyklen sind jedoch gegeneinander zeitlich versetzt. Während des Verdichtungszyklus des einen Brennraums durchläuft der andere Brennraum nacheinander die Arbeitsphase und die Ladungswechselphase.

In den Fig. 4 und 5 ist der Verbrennungszyklus des Brennraums 19 mit I und der Verbrennungszyklus des Brennraums 21 mit II bezeichnet. Die Phasenverschiebung der beiden Verbrennungszyklen der Arbeitsräume 19, 21 ist aus dem Steuerdiagramm der Fig. 5 ohne weiteres ersichtlich, wobei die Öffnungszeitpunkte der Ventile E, A, und A₂ mit .. und die Schließzeitpunkte mit gekennzeichnet sind. Fig. 4a zeigt den Kolben 13 in einer Totpunktstellung, in welcher die verdichtete Ladung des Brennraums 19 zündet und die Arbeitsphase I des Brennraums 19 sowie die Verdichtungsphase II des Brennraums 21 beginnt. Die Arbeitsphase I ist in Fig. 4b dargestellt. Fig. 4c zeigt den Kolben während der Auspuffphase I, das heißt zu einem Zeitpunkt, zu dem sich der Kolben am Auslaßventil A -, vorbeibewegt und das Auslaßventil A₁ geöffnet hat (A... in Fig. 5). In Fig. 4d wurde das Auslaßventil A wieder geschlossen (A₁ in Fig. 5) und der sich weiterhin auf seine andere Totpunktlage zu bewegende Kolben saugt über das

gleichzeitig mit dem Schließen des Auslaßventils A, öffnende Einlaßventil E Frischladung in den Brennraum 19. Der Brennraum 21 durchläuft nach wie vor seine Verdichtungsphase II. In Fig. 4e hat der Kolben seine andere Totpunktlage erreicht, in der die im Brennraum 21 verdichtete Ladung zündet. Gleichzeitig schließt das Einlaßventil (E in Fig. 5). Fig. 4f zeigt den Kolben in entgegengesetzter Bewegungsrichtung während der Arbeitsphase II des Brennraums 21 und der Verdichtungsphase I des Brennraums 19.

Die Kolbenstange 15 kann, ähnlich der Brennkraftmaschine der Fig. 1 über eine Pleuelstange mit einer Kurbelwelle verbunden sein, um die Hubbewegung des Kolbens 13 in eine Drehbewegung umzusetzen. Die Fig. 6 bis 8 zeigen Einzelheiten eines Getriebes 51, welches anstelle des Pleuelstangen-Kurbelwellen-Getriebes verwendet werden kann. In einem mit dem Zylinder 1 bzw. 11 zu verbindenden Gehäuse 55 ist drehbar eine Abtriebswelle 57 gelagert, auf der drehfest ein Ritzel 59 sitzt. Das Ritzel 59 kämmt mit einem Zahnrad 61, welches axial beiderseits an Kugellagern 63 um eine Drehachse 65 drehbar in dem Gehäuse gelagert ist. Eine langgestreckte Stange 67 mit dreieckförmigem Querschnitt und ebenflächigen Polygonflächen durchsetzt, wie am besten Fig. 7 zeigt, eine zentrische Öffnung 71 des Zahnrads 61. Wälzkörper 73 eines Linearwälzlagers führen die Stange 67 drehfest, aber axial verschiebbar in dem Zahnrad 61. Die Wälzkörper 73 sind hierzu exzentrisch zur Langssymmetrieebene jeder Polygonfläche 69 angeordnet, um die Drehmomentübertragung sicherzustellen. Bei dem Linearwälzlager kann es sich um ein Wälzlager nach Art einer Kugelbüchse mit endlosen Wälzkörperreihen oder um ein Gleitlager handeln. Die Wälzkörper 73 können aber auch als achsgelagerte Rollen oder dergleichen ausgebildet sein. Die Stange 67 ist mit einem Kurvenfolger 75 eines Kurvengetriebes 77 drehfest verbunden. Der Kurvenfolger 75 verfolgt kraftschlüssig eine am Innenmantel eines

hohlzylindrischen Gehäuseteils 79 als Nut vorgesehene Kurvenbahn 81. Die Kurvenbahn 81 umschließt gleichachsig die Drehachse 65 des Zahnrads 61 und damit die Stange sowie den Kurvenfolger 75. Wie am besten die Abwicklung des Innenmantels des Gehäuseteils 79 in Fig. 3 zeigt, bestehen die Kurvenbahnen 81 aus in Umfangsrichtung abwechselnd paarweise aufeinanderfolgende, ansteigenden Schubflächenabschnitten 83 und abfallenden Schubflächenabschnitten 85. Die Anzahl der Schubflachenabschnittpaare bestimmt die Zahl der Hin- und Herbewegungen des Kurvenfolgers 75 und damit der Stange 67 pro Umdrehung des Zahnrads 61. Die ansteigenden Schubflächenabschnitte und die abfallenden Schubflächenabschnitte 85 weisen in Richtung der Drehachse 65 gegeneinander, so daß sowohl die Hinbewegung als auch die Herbewegung des Kurvenfolgers 75 kraftschlüssig erfolgt. Die Kurvenbahn 81 kann beispielsweise Sinoidenform haben. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Schubflächenabschnittspaare vorgesehen. Andere Paarzahlen sind möglich. Desgleichen weist der Kurvenfolger 75, wie Fig. 1 zeigt, zwei diametral gegenüberliegende Folgerarme 87 auf, die an ihren radial äußeren Enden um radiale Drehachse drehbare, in die Kurvenbahn 81 eingreifende Rollen 89 tragen. Gegebenenfalls kann ein einziger Folgerarm vorgesehen sein.

Fig. 9 zeigt eine mehrzylindrische Variante der Brennkraftmaschine, bei welcher zwei den Zylindern 11 der Fig. 3 entsprechende Zylinder 91 mit jeweils einem dem Getriebe 51 der Fig. 6 entsprechenden Kurvengetriebe 93 zu einer Einheit verbunden sind. Die Kurvengetriebe 93 sind zwischen den achsparallel angeordneten Zylindern vorgesehen und über ein Zahnradgetriebe 95 miteinander gekuppelt. Die Kurvengetriebe 93 sind so ausgelegt, daß sich die Kolben 97 in den beiden Zylindern 91 zum Ausgleich von Massenunwuchtkräften gegenphasig, das heißt jeweils aufeinander zu und jeweils voneinander weg bewegen. Die Zylinder 91 können radialen Abstand voneinander

haben; sie können aber auch gleichachsig verlaufen, insbesondere dann, wenn die den Stangen 17 entsprechenden Teile zur Verringerung des axialen Platzbedarfs koaxial ineinander greifen.

Fig. 10 zeigt eine Variante des in den Fig. 6 bis 8 dargestellten Kurvengetriebes, die sich insbesondere für die vorstehend erläuterten Brennkraftmaschinen eignet. Fig. zeigt hierbei lediglich den Schubflächenbereich des Getriebes. Am Innenmantel eines Gehäuses 101 des Getriebes sind zwei gleiche, in Umfangsrichtung jedoch um 180° gegeneinander winkelversetzte, in sich geschlossene Kurvenbahnen 103, 105 feststehend angeordnet. Jede der Kurvenbahnen 103, 105 steuert einen von zwei Kurvenfolgern 107, 109, die bezogen auf die Drehachse einer der Stange 67 entsprechenden Stange 111 fest mit dieser Stange verbunden sind. Die Kurvenbahnen 103, 105 kreuzen sich und sind so gestaltet, daß die Stange mit jeder vollen Umdrehung einen hin- und hergehenden Doppelhub ausführt.

Eine Bewegung dieser Art läßt sich besonders vorteilhaft zur Steuerung der Ventile der Brennkraftmaschine ausnutzen

Fig. 11 zeigt eine weitere Variante des Schrägflächenteils eines Kurvengetriebes, welches sich von den Kurvengetrieben der Fig. 6 bis 8 und 10 im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß eine die Kurvenbahnen 81 bzw. 103, 105 entsprechende Kurvenbahn 115 nicht feststehend am Gehäuse des Kurvengetriebes, sondern am Außenmantel eines im hohlzylindrischen Innenraum des Gehäuses 117 drehbar und längs verschiebbar angeordneten Zylinders 119 vorgesehen ist. Den Kurvenfolgern 87 bzw. 107, 109 entsprechende Kurvenfolger 121 stehen vom Innenmantel des Gehäuses 117 nach innen ab.

Claims (1)

1. Patentansprüche

   05 10 15

   Brennkraftmaschine insbesondere Diesel-Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder (1; 11) und einem mit dem Zylinder (1; 11) einen Brennraum (5; 19, 21) begrenzenden Hubkolben (3; 13) und mit einer Einlaß- und Auslaßventilanordnung, deren Einlaßventil (E) und Auslaßventil (A; A,, A-) so gesteuert werden, daß der Brennraum (5; 19, 21) zyklisch aufeinanderfolgend eine Verdichtungsphase, eine Arbeitsphase und eine Ladungswechselphase durchläuft, wobei die Ladungswechselphase während desselben Kolbenhubs auf die Arbeitsphase folgend beginnt,

   dadurch gekennzeichnet

   daß das

   Auslaßventil (A; A,, A„) vor dem Ende des die Arbeitsphase einschließenden Kolbenhubs wieder geschlossen wird und das Einlaßventil (E) über dem Auslaßschluß dieses Kolbenhubs hinaus geöffnet bleibt.

   2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (13) den Zylinder (11) in zwei in Hubrichtung nebeneinander liegende Brennräume (19, 21) unterteilt, von denen jeder zyklisch aufeinanderfolgend eine Verdichtungsphase, eine Arbeitsphase und eine Ladungswechselphase durchläuft und daß die Einlaß- und Auslaßventilanordnungen (E, A,, A₃) der beiden Brennräume (19, 21) so gesteuert werden, daß während der Verdichtungsphase des jeweils einen Brennraums (19, 21) das Auslaßventil (A,, A_) und nachfolgend das Einlaßventil (E) des jeweils anderen Brennraums (19, 21) geöffnet und das Auslaßventil (A₁, A₀) dieses anderen Brennraums (19, 21) vor dem Ende des die Arbeitsphase dieses anderen Brennraums (19, 21) einschließen- den Kolbenhubs wieder geschlossen wird, wobei das Einlaßventil (E) dieses anderen Brennraums (19, 21) über den Auslaßschluß dieses Kolbenhubs hinaus geöffnet bleibt.

   3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (E) und das Auslaßventil (A; A,, A_) jedes Brennraums über eine vom Kolben (3; 13) während seiner Hubbewegung überdeckten Öffnung der Zylinderumfangswand mit dem Brennraum (5; 19, 21) verbunden ist.

   4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (E) beiden Brennräumen (19, 21) gemeinsam zugeordnet ist und daß die Auslaßventile (A₁, A„) bezogen auf die Zylinderachse symmetrisch zur Zylindermitte angeordnet sind.

   5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (E) im wesentlichen beim oder nach dem Schließen des Auslaßventils (A; A₁, A_) öffnet.

   6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zylinder (91) zu einer Einheit miteinander verbunden sind, wobei die Kolben (97) über ein Abtriebsgetriebe (93, 95) miteinander gekuppelt sind und die Brennraumzyklen zum Massenschwingungsausgleich zeitlich phasenverschoben sind.

   Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1; 11) fest mit einem Gehäuse (55) eines Getriebes (51) verbunden ist, daß in dem Gehäuse (55) um eine zur Kolbenverschieberichtung parallele Drehachse (65) drehbar ein erstes Getriebeteil (61) und sowohl linear verschiebbar als auch gleichachsig zum ersten Getriebeteil (61) drehbar ein zweites Getriebeteil (67) gelagert ist, daß das zweite Getriebeteil (67) mit einer mit dem Kolben (3; 13) oder einer mit den Kolben verbundenen Kolbenstange (15) und drehfest aber in Richtung der Drehachse (65) verschiebbar mit dem ersten Getriebeteil (61) gekuppelt ist, daß mit dem zweiten Getriebeteil (67) ein Kurvengetriebe (77) gekuppelt ist, dessen die Drehachse (65) des ersten Getriebeteils (61) umschließende Kurvenbahn (81) fest an dem Gehäuse (55) oder dem zweiten Getriebeteil (67) angeordnet ist und in Richtung der Drehachse (65) ansteigende bzw. abfallende Schubflächen (83, 85) hat und dessen Kurvenfolger (75) bezüglich der Drehachse (65) des zweiten Getriebeteils (67) drehfest mit diesem bzw. dem Gehäuse (55) verbunden ist, derart, daß das zweite Getriebeteil (67) bei mit gleichbleibender Drehrichtung rotierendem ersten Getriebeteil (61) eine hin- und hergehende Verschiebebewegung ausführt.

   8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Getriebeteil als in dem Gehäuse drehbar aber axial fest gelagertes Zahnrad (61) ausgebildet ist, daß das zweite Getriebeteil eine in Verschieberichtung langgestreckte Stange (67) mit

   Polygonquerschnitt umfaßt, die eine dem Polygonquerschnitt formschlüssig angepaßte Öffnung des Zahnrads (61) verschiebbar durchsetzt.

   9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß _in der Öffnung des Zahnrads (61) ein die Stange (67) drehfest, aber axial verschiebbar führendes Linearwälzlager (73) angeordnet ist.

   10. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenbahn (81) um die Drehachse herum sich erstreckende, in Verschieberichtung ansteigende Schubflächenabschnitte (83) und um die Drehachse (65) herum sich erstreckende, in Verschieberichtung abfallende Schubflächenabschnitte (85) aufweist, daß die ansteigenden und die abfallenden Schubflächenabschnitte (83, 85) in wenigstens zwei Paaren paarweise vorgesehen sind und sich in Umfangsrichtung abwechseln und daß die ansteigenden und die abfallenden Schubflächenabschnitte (83, 85) in entgegengesetzte Richtungen weisen.

   11. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurvengetriebe mehrere sich kreuzende Kurvenbahnen (103, 105) aufweist, welche jeweils wenigstens einen von mehreren Kurvenfolgern (107, 109) steuern.

   12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenbahnen (103, 105) für ein Verhältnis Umdrehungszahl/Hub von 1/2 bemessen sind.

   13. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zylinder (91) zu einer Baueinheit verbunden sind und für jeden Zylinder

   (91) ein gesondertes Kurvengetriebe (93) vorgesehen ist, wobei die Kurvengetriebe (93) ausgangsseitig mit einer gemeinsamen Abtriebswelle (95) gekuppelt sind.