DE3590313T1

DE3590313T1 - Verfahren zum Verbessern des Betriebes einer Brennkraftmaschine mit kurzem Arbeitstakt und Brennkraftmaschine mit verbessertem Betrieb mit kurzem Arbeitstakt und vereinfachtem Aufbau

Info

Publication number: DE3590313T1
Application number: DE19853590313
Authority: DE
Inventors: Guy Patrick Paris Hazera; Henri Paul Fourqueux Hazera
Original assignee: Guy Patrick Paris Hazera; Henri Paul Fourqueux Hazera; Hazera-Nadvornik, Sylvie, Meyrin, Genf/Genève
Priority date: 1984-06-20
Filing date: 1985-06-17
Publication date: 1986-07-17
Also published as: WO1986000374A1; FR2566459B1; JPS61502480A; FR2566459A1

Description

1/ HAZERA, Patrick Guy
7, Rue Lekain
75016 PARIS-France-

2/ HAZERA, Paul, Henri

8, Rue des Sables du Moulin
78112 FOURQUEUX-France-

3/ HAZERA-NADVORNIK Sylvie

52, Rue de la Prulay

1217 MEYRIN GENEVE -Suisse-

Verfahren zum Verbessern des Betriebes einer Brennkraftmaschine mit kurzem Arbeitstakt und Brennkraftmaschine mit verbessertem Betrieb mit kurzem Arbeitstakt und vereinfachtem Aufbau.

Die vorliegende Erfindung betrifft im wesentlichen ein Verfahren zum Verbessern des Betriebes einer Brennkraftmaschine mit kurzem Arbeitstakt und eine Brennkraftmaschine mit verbessertem Betrieb mit kurzem Arbeitstakt und vereinfachtem Aufbau.

Bei jeder zur Zeit bekannten Brennkraftmaschine umfasst diese wenigstens einen, eine Brennkammer abgrenzenden, mit wenigstens einer Lufteinlassöffnung und wenigstens einer Verbrennungsgasauspufföffnung versehenen Zylinder, wobei diese besagten Offnungen in der Seitenwandung des Zylinders angeordnet sind, einen Kolben mit zwischen einem oberen Totpunkt (PMH) und einem unteren Totpunkt (PMB) hin- und hergehender Bewegung. Der Kolben ist mit einer Kurbelwelle durch ein herkömmliches Pleuelstangensystem verbunden, um eine stetige hin- und hergehende Bewegung in eine Drehbewegung zu umwandeln.
Brennstoffeinspritzmittel sind ebenfalls vorgesehen, wobei diese Einspritzung üblicher Weise in der Einlassluft durchgeführt wird.

Dieser Brennstoff kann der leichten Gattung , Benzingattung, Gasöl- bzw. Olgattung usw. sein.

Bei allen Viertaktmotoren sind die Lufteinlass- und die Abgasauspuff öffnungen oben am Zylinder angeordnet. Diese Einlass- und Auspufföffnungen sind normalerweise jeweils durch für ihre Verschiebung eine Steuerung über Einrichtungen von Kipphebel und Nockenwelle benötigende Einlass- und Auslassventile verschlossen. Dieses hat eine bedeutende Verwicklung des Motorbaues und die Notwendigkeit zahlreiche Werkstücke in Bewegung zu setzen zur Folge. Ausserdem ist bei den Viertaktmotoren die Füllung der Brennbzw. Explosionskammern niemals vollkommen, was den Kraftstoffverbrauch erhöht".

Andererseits umfasst bei den bekannten Zweitaktmotoren der Arbeitskreisprozess während einer ersten Aufwärtsbewegung des Kolbens die Durchführung einer Vormischung der Luft und des am unteren Teil des Zylinders eingelassenen Brennstoffs. Während der Abwärtsbewegung des Kolbens geschieht eine überführung von der Vormischkammer in die Brennkammer durch in dem Kolben vorgesehenen Offnungen und gleichzeitig eine Abführung der verbrannten Gase aus der Brennkammer. Bei der zweiten Aufwärtsbewegung des Kolbens geschieht die Verdichtung und die Explosion der überführten Gase und der Kreisprozess beginnt wieder. Man kann dabei feststellen, dass, bei der Abführung der verbrannten Gase aus der Brennkammer die überführung der Luft-und Brennstoffvorgemische von der Vormischkammer in die Brennkammer geschieht. Dies führt zwangsläufig zu einem erheblichen unzulässigen Verlust von unmittelbar zum Auspuff am Zeitpunkt der überführung gelangendem Brennstoff.

Die Interesse an Zweitaktmotoren liegt in ihrer Leistung, ihrer Betriebseinfachheit, deren Drehzahlsteigerung und der sehr geringen Anzahl von beweglichen Teilen.

Das durch die Anmelder als das bedeutenste Dokument bezüglich des in Betracht gezogenen Zweitaktmotors ist durch die US-A-2 522 649 gebildet. Gemäss diesem den Gegenstand der Abbildungen 1 bis 12

bildenden Motor sieht man jedoch einen Kolben 43 zur Verdichtung des Luft-Brennstoffgemisches vor seiner Einführung in den Brennzylinder vor.Dieser Kolben gibt also einen Wechseldruck. Dieser Verdichtungskolben 43 ist derart vorgesehen, dass er ein Verschliessen der Einlassöffnung bewirkt bis der in der Brennkammer 10 angeordnete Kolben 33 die Auspufföffnung 25 freilegt (siehe Figuren 2 und 3). Anders gesagt, bildet dieser Verdichtungskolben 43 gewissermassen ein Ventil oder eine Verschlussvorrichtung zumal er auch durch die Kurbelwelle 23 betätigt wird.

Die Brennstoffeinspritzung wird immer in der Luft vor dem Verdichtungskolben durchgeführt, so dass dieser Kolben ein Luft-Brennstoffgemisch verdichtet.

Die in diesem Dokument beschriebenen Motore weisen den Nachteil auf, durch das Vorhandensein eines besonderen Luftverdichtungskolbens noch verhältnissmässig verwickelt also sehr teuer zu sein. Andererseits ist das Drehmoment/Leistungsverhältnis dieser Motore unter Berücksichtigung der in diesem Dokument geschilderten Betriebsbedingungen mittelmässig bzw. dürftig.

.^Jr Die vorliegende Erfindung hat also zum Zweck, diesen Nachteilen der vohergehenden Technik abzuhelfen indem sie eine die Vorteile des Viertaktmotors mit denjenigen des Zweitaktmotors vereinigende Lösung ohne deren jeweiligen Nachteilen schafft.

Demzufolge schafft man gemäss der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Verbessern des Betriebes einer Brennkraftmaschine mit kurzem Arbeitstakt, mit wenigstens einem eine Brennkammer abgrenzenden, mit wenigstens einer Lufteinlassöffnung und wenigstens einer Verbrennungsgasauspuffoffnung versehenen Zylinder, wobei die besagten Offnungen in der Seitenwandung des Zylinders angeordnet sind, wobei ein mit zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt hin-und hergehender Bewegung in dem besagten Zylinder angeordnet ist und während seiner Verschiebung jede der besagten Offnungen verschliesst bzw. aufdeckt, wobei der besagte Kolben mit einer Kurbelwelle durch ein herkömmliches Pleuelstangen-

sytem verbunden ist, wobei es eine Verdichtung und eine Explosion bei jeder Aufwärtsbewegung des Kolbens zum oberen Totpunkt hin, eine Lufteinspritzung, eine sogenannte aufgeladene Einspritzung in den Zylinder unter Druck und eine Brennstoffeinspritung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass , um die Gestaltung des Motors vollkommen zu vereinfachen insbesondere durch Beschränkung der sich bewegenden Bestandteile auf ein Minimum, man jeden Zylinder ohne Ventil, Verschlussvorrichtung,Regler oder dgl. derart vorsieht, dass die Einlassöffnung und die Auslassöffnung frei offen sind, man dauernd Luft unter Druck in Richtung auf die Einlassöffnung einspritzt, man den Kraftstoff unmittelbar in den Zylinder unabhängig von der Luft einspritzt, man die Lage der Einlassöffnung bezüglich der Auslassöffnung derart vorsieht, dass die Einlassöffnung durch den Kolben während einem grösseren Drehwinkel der Kurbelwelle freilegt als der Drehwinkel der Kurbelwelle bei welchem die Auslassöffnung ebenfalls durch den Kolben aufgedeckt wird, um ausserdem den Lufteinlass vor dem Auslass anzufangen und den Lufteinlass nach dem Auslass zu beenden , wobei vorzugsweise der Drehwinkel der Kurbelwelle, während welchem die Einlassöffnung durch den Kolben freigegeben wird, grosser als 180° ist.

Gemäss einer gegenwärtig bevorzugten Ausführung liegt der Drehwinkel der Kurbelwelle, während welchem die Einlassöffnung durch den Kolben aufgedeckt ist, zwischen ungefähr 200 und 220°, wobei er symmetrisch in Bezug auf den unteren Totpunkt ist.

Gemäss noch einem anderen Merkmal des Verfahrens nach der Erfindung ist der Drehwinkel der Kurbelwelle während welchem die Auspufföffnung durch den Kolben freigelegt wird, um ungefähr bis 60°, vorzugsweise um ungefähr 20 bis 40°kleiner als der Drehwinkel der Kurbelwelle während welchem die Lufteinlassöffnung durch den Kolben aufgedeckt wird.

Gemäss noch einem weiteren Merkmal des Verfahrens nach der Erfindung liegt der Drehwinkel der Kurbelwelle während welchem die Auspufföffnung durch den Kolben freigelegt ist zwischen 170 und weniger als 180°, wobei er symmetrisch in Bezug auf den unteren Totpunkt ist.

Gemäss noch einem Merkmal des Verfahrens nach der Erfindung sieht man den Gesamtquerschnitt des bzw. der Lufteinlassöffnungen derart vor, dass er im wesentlichen zweimal so gross ist wie derjenige der Auspufföffnung bzw. -öffnungen.

Gemäss noch einem anderen Merkmal des Verfahrens nach . der Erfindung befindet sich der Kolben am unteren Totpunkt im Bereich des unteren Randes der Auslassöffnung und vorzugsweise auch gleichzeitig des unteren Randes der Einlassöffnung.

Gemäss noch einem weiteren Merkmal des Verfahrens nach der Erfindung gewährleistet man die Verdichtung der Luft mit Hilfe eines Verdichters bzw. Aufladers, der vorzugsweise durch die Kurbelwelle angetrieben wird,derart, dass der Luftdruck von der Drehgeschwindigkeit des Motors abhängt.

Gemäss noch einem anderen Merkmal des Verfahrens nach der Erfindung liegt das Verhältnis der Höhe jeder Einlassöffnung in Bezug auf den Kolbenhub zwischen ungefähr 0,45 und ungefähr 0,65, während das Verhältnis der Höhe jeder Auslassöffnung in Bezug auf den Kolbenhub zwischen ungefähr 0,40 und ungefähr 0,55 liegt, wobei das Verhältnis bezüglich der Auslassöffnung kleiner als das Verhältnis bezüglich der Einlassöffnung ist.

Gemäss der vorliegenden Erfindung schafft man ebenfalls eine Brennkraftmaschine mit verbesserter Arbeitsweise, mit kurzem Arbeitstakt und mit vereinfachtem Aufbau, mit wenigstens einem eine Brennkammer abgrenzenden, mit wenigstens einer Lufteinlassöffnung und wenigstens einer Verbrennungsgasauslassöffntng versehenen Zylinder, wobei die besagten öffnungen in der Seitenwandung des Zylinders angeordnet sind, wobei ein Kolben mit zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt hin-und hergehender Bewegung in dem besagten Zylinder angeordnet ist, wobei der besagte Kolben mit der Kurbelwelle, durch ein herkömmliches Pleuelstangensystem verbunden ist, wobei die Einlassöffnung nach oben des Zylinders in Bezug auf die Auslassöffnung versetzt ist, wobei eine Einspritzung von Luft unter Druck, eine sogenannte aufgeladene

Einspritzung in den Zylinder gewährleistende Lufteinspritzmittel vorgesehen sind und wobei Brennstoffeinspritzmittel ebenfalls vorgesehen sind, dadurch gekennzeichet, dass jeder Zylinder ohne Ventil, Verschlussvorrichtung oder Regler oder dgl. ist, derart, dass die Einlassöffnung und die Auslassöffnung dauernd frei offen sind, die Brennstoffeinspritzmittel unmittelbar in den Zylinder einmünden unabhängig von den Lufteinspritzmitteln, die dauernd Luft in Richtung auf die Einlassöffnung einspritzen, der Drehwinkel der Kurbelwelle während welchem die Einlassöffnung durch den Kolben freigelegt wird, grosser ist als der Drehwinkel der Kurbelwelle während welchem die Auslassöffnung durch den Kolben aufgedeckt wird. Vorzugsweise weist dieser Motor auch alle Merkmale auf, die denjenigen welche hier oben bezüglich des Verfahrens nach der Erfindung aufgezählt worden sind, entsprechen.

Somit wird man bemerken, dass die Erfindung die Schaffung eines Motors ohne Ventil, Verschlussvorrichtung,Regler oder dgl. und ohne Gehäusedruck gestattet.

Es gibt keine anderen beweglichen Bestandteile mehr als der Kolben und die Kurbelwelle. Der Lufteinlass ist frei und ständig unter Druck gewährleistet.

Allein die hin- und hergehenden Bewegungen des Kolbens in dem Zylinder gestatten den Einlass der Luft in den Zylinder und bzw. den Auspuff des Zylinderinhaltes (Luft und/oder Verbrennungsgas).

Andererseits da der Lufteinlass über mehr als 180° stattfindet und vor dem Auslass anfängt und nach diesem endet, während eine Explosion bei jeder Aufwärtsbewegung des Kolbens zum oberen Totpunkt hin stattfindet, erhält man einen Motor mit kurzem Arbeitstakt, d.h. mit einem Arbeitstakt, der kleiner ist als derjenige eines Zweitaktmotors wie das aus dem Motorbetriebsgrundsatzdiagramm verständlich sein wird .

Dank diesen Merkmalen erhält man in für einen Fachmann unerwarteter Weise ein im wesentlichen flaches Maximum des Drehmomentes wie

-r

bei einem Viertaktmotor. Andererseits geschieht die Leistungssteigerung schnell wie bei Zweitaktmotoren.

Ausserdem gibt es einen Schnittpunkt der Drehmoment-und Leistungskurven wie bei Viertaktmotoren.

Schliesslich und in ganz unerwarteter Weise fallen die Höchstwerte des Drehmomentes und der Leistung praktisch zusammen, wobei sie verhältnismässig flach und im wesentlichen konstant über praktisch 1500 Umdrehungen sind.

Ausserdem durch die unmittelbare Einspritzung vom Brennstoff in den Zylinder erzielt man einen Kleinstverblcauch.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung liegt auch in der Tatsache, dass der obere Teil des Motors aus einem einzigen Stück mit dem Gehäuse besteht, wodurch somit die Zylinderkopfdichtungsprobleme und die verschiedenen üblicherweise vorkommenden Unsicherheiten beseitigt werden .

Durch den Druck der Einlassluft erzielt man noch den zusätzlichen Vorteil der maximalen Abführung der verbrannten Gase durch die, durch die dauernd eingespritzte Frischluft erzeugte Durchwirbelung , was zu einer Verminderung der Motorerwärmung führt.

Der Luftaufladedruck kann irgendwelcher sein und wird von den gewünschten Leistungen des Motors abhängen, wie dies dem Fachmann gut bekannt ist.

Weitere Zwecke, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden sich klar im Licht der nachstehenden schildernden anhand der beigefügten Zeichnungen gemachten Beschreibung ergeben, in welchen:

- Figur 1 einen schematischen teilweisen senkrechten Schnitt des erfindungsgemassen Motors an einem Zylinder darstellt;

- Figur 2 das Betriebsgrundsatzdiagramm dieses Motors darstellt; und

- Figur 3 die Drehmoment-und Leistungskurven in Abhängigkeit der Drehzahl des Motors zeigt.

Bezugnehmend auf Figuren 1 bis 3 umfasst die Brennkraftmaschine wenigstens einen, eine Brennkammer 2 abgrenzenden, mit wenigstens einer Lufteinlassöffnung 6 und wenigstens einer Verbrennungsgasauspuff öffnung 7 versehenen Zylinder, wobei die besagten Offnungen in der Seitenwandung des Zylinders 1 angeordnet sind, wobei ein Kolben mit zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt hin- und hergehende*· Bewegung in dem besagten Zylinder angeordnet ist. Der Kolben 3 ist mit einer Kurbelwelle 4 durch ein herkömmliches Pleuelstangensystem 5 verbunden.

Die Lufteinlassöffnung 6 ist nach oben des Zylinders 1 in Bezug auf die Auslassöffnung 7 versetzt. Jedoch befinden sich die Einlassund Auslassöffnungen 6 und 7 in einem bestimmten Abstand von dem Oberteil bzw. der Oberseite des Zylinders. Vorzugsweise sieht man mehrere in den zwei oberen Dritteln des Zylinders liegende Einlassöffnungen 6 vor.

Dieser Motor umfasst auch eine Druckluftein spritzung eine sogenannte aufgeladene Einspritzung in den Zylinder 1 gewährleistende Lufteinspritzmittel 10. Diese Lufteinspritzmittel 10 können aus einem, herkömmlichen Verdichter bzw. einem Auflader bestehen oder sind vorzugsweise erfindungsgemäss diese Luftverdichtungsmittel durch die Kurbelwelle angetrieben und geben also einen von der Drehzahl des Motors abhängenden Luftdruck ab.

Diese Drucklufteinspritzmittel bilden also eine durch den Motor angetriebene und zur Lieferung der für die Spülung bzw. Füllung in den Zylinder 1 erforderlichen Luft fähigen Luftpumpe.

Mittel 18 zum Einspritzen vom Brennstoff in den Zylinder 1 sind ebenfalls unabhängig von den Lufteinspritzmitteln 10 vorgesehen und bewirken erfindungsgemäss eine unmittelbare Einspritzung durch die Öffnung 8.

au

Dieser Motor ist ausserdem dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zylinder 1 ohne Ventil, Verschlussvorrichtung oder Regler oder dgl. ist, derart, dass die Einlassöffnung 6 und die Auslassöffnung 7 dauernd frei offen sind, wie man es gut aus der Betrachtung der Figur 1 ersieht.

Übrigens führen die Lufteinspritzmittel 10 ständig Druckluft in Richtung auf die Einlassöffnung 6 zu.

Andererseits ist der Drehwinkel der Kurbelwelle während welchem die Einlassöffnung durch den Kolben freigegeben wird, grosser als der Drehwinkel der Kurbelwelle während welchem die Auslassöffnung durch den Kolben aufgedeckt wird.

Somit dank der ständigen Zuführung von Luft unter Druck in Richtung auf die Einlassöffnung zu, fängt der erfindungsgemasse Motor den Lufteinlass vor dem Auslass an und beendet den Lufteinlass nach dem Auslass.

Ausserdem ist der Drehwinkel der Kurbelwelle während welchem die Einlassöffnung durch den Kolben aufgedeckt ist, um ungefähr 10 bis ungefähr 60° grosser vorgesehen als der Drehwinkel der Kurbelwelle während welchem die Auslassöffnung durch den Kolben freigelegt wird.

Gemäss einem anderen Merkmal des erfindungsgemässen Motors ist der Drehwinkel der Kurbelwelle während welchem die Einlassöffnung durch den Kolben aufgedeckt ist, grosser als 18CP.

Gemäss einem noch bevorzugten Merkmal liegt der Drehwinkel der Kurbelwelle während welchem die Einlassöffnung durch den Kolben aufgedeckt ist, zwischen 200 und 220° und ist symmetrisch in Bezug auf den unteren Totpunkt angeordnet, während der Drehwinkel der Kurbelwelle während welchem die Auslassöffnung durch den Kolben freigelegt wird, zwischen ungefähr 170° und weniger als 180 ° liegt.

Gemäss noch einem anderen Merkmal des erfindungsgemässen Motors ist der untere Rand 7a der Auslassöffnung 7 derart vorgesehen, dass es sich im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbens 3 befindet.

übrigens hat die Einlassöffnung 6 vorzugsweise ihren unteren Rand 6a ebenfalls im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbens 3 liegen.

Gemäss einem weiteren Merkmal des Motors nach der Erfindung ist der Gesamtquerschnitt der Lufteinlassoffnung bzw.-öffnungen 6 im wesentlichen zweimal so gross wie derjenige der Auslassöffnung bzw. -öfffnungen 7.

Andererseits gemäss noch einem weiteren bevorzugten Merkmal des Motors nach der Erfindung liegt das Verhältnis der Höhe jeder Einlassöffnung 6 bezüglich des Kolbenhubes zwischen ungefähr 0,45 und 0,65 während das Verhältnis der Höhe jeder Auslassöffnung 7 bezüglich des Kolbenhubes zwischen ungefähr 0,40 und ungefähr 0,65 liegt, wobei das Verhältnis bezüglich der Auslassöffnung 7 kleiner als das Verhältnis bezüglich der Einlassöffnung 6 ist.

Man begreift leicht, dass man mehrere Einlass-oder Auslassöffnungen

6 oder 7 vorsehen kann. Diese Einlass-und Auslassöffnungen 6 und

7 liegen vorzugsweise in den zwei oberen Dritteln des Zylinders.

Die Brennstoffeinspritzmittel 18 umfassen eine Brennstoffeinspritzöffnung 8, eine Brennstoffeinspritzdüse 20 und eine Einspritzpumpe 22.

Diese Einspritzpumpe kann herkömmlich sein, ob der Kraftstoff leicht wie Benzin oder schwer wie Gasöl ( Diesel Motor).

Andererseits in dem Fall eines leichten Brennstoffes wie Benzin sieht man eine herkömmliche Zündung 24, z.B. mit einer Zündkerze 26 vor.

Die Arbeitsweise dieses derart beschriebenen Motors entspricht dem vorangehend angegebenen Verfahren und ist die folgende anhand der Figuren 2 und 3 und hautpsächlich in Bezug auf die Fügur 2.

Somit sind am unteren Totpunkt die Einlass-und Auslassöffnungen 6 und 7 vollständig aufgedeckt, so dass die Luft unter Druck durch die Einlassöffnung 6 von den Auflademitteln 10 her zugeführt wird.

In dem bevorzugten Fall von durch die Kurbelwelle 4 angetriebenen Auflademitteln 10 ist der Versorgungsdruck von der Drehzahl des Motors abhängig. Zum Beispiel beträgt der Druck 1,008 bar beim Anlassen und erreicht 1,5 bar bei 3500 Umdrehungen. Natürlich sind diese Werte nur hinweislich angegeben, da der Wert des Aufladedrucks irgendwelcher sein kann, wie dies dem Fachmann gut bekannt ist.

Demzufolge, da die Auslassöffnung 7 frei ist und frei in die Luft ausmündet, ist der Druck in der Brennkammer 2 grosser als der Druck in der Auspuffleitung , so dass die Speiseluft unter Druck die Brennkamer 2 spült und den Auspuff der Verbrennungsgase bzw. verbrannten Gase begünstigt.

Je nachdem der Kolben 3 steigt, befindet sich die Auslassöffnung verschlossen, während die Einlassöffnung 6 noch teilweise offen ist dank des vorgesehenen Versetzens zwischen der Einlassöffnung 6 und der Auslassöffnung 7 wie in der auf Figur 1 dargestellten Lage. Somit bewirkt man zu diesem Zeitpunkt eine vollständige Luftfüllung des Zylinders mit einer Vorverdichtung dank der Einspritzung der Luft unter Druck, so dass das zu verdichtende Luftvolumen bedeutender sein wird.

Der Kolben 3 steigt weiter aufwärts zum Oberteil des Zylinders 1 fort, wobei er dann die Einlassöffnung 6 vollständig verschliesst und dann die Verdichtung der Luft bis zum oberen Totpunkt bewirkt.

Gerade vor der Ankunft am oberen Totpunkt spritzt man Brennstoff

durch die die Einspritzpumpe 22 umfassenden Einspritzmittel 18 ein. In dem Fall eines Motors für Leichtbrennstoff der Benzingattung wird die gesamte Brennstoffeinspritzung vor der Zündung der Kerze durchgeführt, wobei diese Zündung herkömmlich durch Zünder und Zündkerze geschieht.

In dem Fall eines Motors für schweren Kraftstoff der Gasöl-bzw. Olart usw. findet die Einspritzung einige Grad vor dem oberen Totpunkt durch die Hochdruckpumpe statt und es gibt kein Zündsystem, wie es gut dem Fachmann bekannt ist.

Man erzielt also die Explosion gerade vor dem oberen Totpunkt und die .Abwärtsbewegung des Kolbens 3 fängt dann an ,unter Durchführung der Entspannung in der Kammer 2 bis der Kolben 3 die Einlassöffnung freilegt (POA = Einlassöffnungsstelle).

Je nach der Grosse des Aufladedrucks ist der Druckwert an der Einlassöffnung 6 schwächer als der in der Kammer 2 herrschende Entspannungsdruck, gleich diesem oder grosser als dieser.

Dieser Auladedruckwert ist bedeutungslos da selbst wenn er schwächer als der in der Kammer 2 herrschende Druckwert ist, die Verbrennungsgase durch die Einlassöffnung 6 nur während einem Bruchteil einer Sekunde entweichen dank der Verzögerung der Öffnung der Auslassöffnung um etwa 10 bis ungefähr 60 ° des Drehwinkels der Kurbelwelle 4 über die Gesamtdauer des Einlasses und des Auslasses, was zum Zeitpunkt der Öffnung oder der Schliessung des Auslasses in Bezug auf die Öffnung oder die Schliessung des Einlasses einen Unterschied von nur 5 bis 30° des Kurbelwelledrehwinkels gibt. Daraus ergibt sich, dass die Verbrennungsgase fast augenblicklich durch die Auslassöffnung 7 entweichen, wenn der Kolben seinerseits am Zeitpunkt POE = Auslassöffnungspunkt diese freilegt.

Diese Verschiebung zwischen Einlass und Auslass ist wesentlich für das Offnen, da die ständige Zufuhr von Druckluft in die Einlassöffnung 6 die Kühlung der Einlassleitung und auch des Kolbens 3

bevor die Einlassöffnung aufgedeckt ist aber auch wenn diese freigelegt wird während die Auslassöffnung verschlossen ist, gestattet, wobei diese Kühlung während der sehr beträchtlichen Spülung die zum Zeitpunkt des Freilegens der Auslassöffnung 7 durch den Kolben 3 stattfindet, erheblich verstärkt wird.

Zu diesem Zeitpunkt (POE) beginnt eine intensive Spülung durch die von der Einlassöffnung 6 kommenden Frischluft bis zum Punkt PFE = Auslasschliesspunkt.

Gemäss der Erfindung ist die als Drehwinkel der Kurbelwelle ausgedrückte Dauer des Auslasses kleiner als 180° und liegt vorzugsweise zwischen ungefähr 60 und weniger als 180°. Bei dem auf Figur 2 dargestellten Beispiel beträgt der Drehwinkel der Kurbelwelle (POE-PFE) während welchem die Auslassöffnung 7 durch den Kolben aufgedeckt ist, 175°.

Somit wie hier oben angegeben, dank dieser sehr erheblichen Luftspülung werden der Kolbenkopf,der Zylinder und der Auslass eine äusserst niedrige Betriebstemperatur haben, die Kühlung des Inneren des Motors wird sehr bedeutend sein, was die Betriebserleichterungen verbessert. Es gibt nämlich sehr wenig Dehnung und eine schwache Bearbeitungstoleranz genügt.

Ebenfalls mit der selben Verschiebung des Kurbelwellendrehwinkels wie für das Offnen, bei am Punkt PFH = Einlasschliesspunkt beendetem Einlass ist die als Drehwinkel der Kurbelwelle 4 ausgedrückte Lufteinlassdauer somit grosser als 180° und liegt vorzugsweise zwischen 200 und 220°.

Bei dem dargestellten Beispiel beträgt diese Gesamteinlassdauer 200°. Man stellt fest, dass diese Einlass- und Auslassdauer symmetrisch in Bezug auf den unterenliTotpunkt angeordnet sind.

Unter diesen Bedingungen beträgt bei dem dargestellten Beispiel die als Kurbelwellendrehwinkel ausgedrückte Verdichtungsdauer 92°,5 und dasselbe trifft bei den Entspannung zu, wenn mann als Entspannungs-

endpunkt den Punkt POE = Punkt des Offnens des Auslasses nimmt.

Man bemerkt, dass die Aufladung des Motors durch die Tatsache begünstigt wird, dass der Gesamtquerschnitt der Einlassöffnungen 6 im wesentlichen zweimal so gross ist wie der Gesamtquerschnitt der Auslassöffnungen 7.

Andererseits ist die Stellung der Einlass- und Auslassöffnungen ebenfalls kritisch. Gemäss der Erfindung, wie vorangehend erwähnt, liegt das Verhältnis der Höhe jeder Einlassöffnung 6 in Bezug auf den Kolbenhub zwischen ungefähr 0,45 bis ungefähr 0,65, während das Verhältnis der Höhe jeder Auslassöffnung 7 in B^zug auf den Hub des Kolbens 3 zwischen ungefähr 0,40 und ungefähr 0,55 liegt, wobei das Verhältnis bezüglich der Auslassöffnung 7 kleiner als dasjenige bezüglich der Einlassöffnung 6 ist.

Man wird bemerken, dasö während der ganzen Dauer des Arbeitskreisprozesses der Druck der Luft in dem Einlass konstant ist und eine einwandfreie Kühlung des Kolbens und des Zylinders begünstigt.

Man,erzielt somit einen Betrieb mit kurzem Arbeitstakt d.h. kürzer als der Arbeitstakt eines Zweitaktmotors da wenn der Auslass beendet ist, der Einlass und die Füllung des nachten Arbeitstaktes auch nahezu beendet sind.

Das theoretische Druckdiagramm wird auf Figur 3 erwähnt und gehört unbedingt zum Beschreibungstext des Patentes.

Andererseits wie man es aus Figur 4 ersehen kann, weist der erfindungsgemässe Motor Leistungs- und Drehmomentkurven auf, die ganz und gar neuartig und für einen Fachmann unerwartet sind.

Dementsprechend haben diese Kurven einen vor 2000 Umdrehungen liegenden Schnittpunkt I. Andererseits und in einer ganz neuartigen Weise ist das Maximum der Drehmoment kurve im wesentlichen flach, so dass das höchte Drehmoment über nahezu 1500 Umdrehungen, also von 3500

bis 4500 Umdrehungen gleich bleibt, was ganz bemerkungswert ist.

Ausserdem fällt dieses Drehmomentmaximum im wesentlichen mit dem Leistungsmaximum zusammen, wobei des Leistungsmaximum auch im wesentlichen flach ist. Dementsprechend gibt dieses M'ötorsystem scharfe Beschleunigungen mit einer aussergewohnlichen Leistung und einem aussergewohnlichen Drehmoment.

Ein zur Zeit der Prüfung unterworfene Motor der Dieselbauart mit

3 einem Zylinder mit einem Nutzrauminhalt von 300 cm erzeugt eine Leistung von 30 Pferdekräfte bei 3500 Umdrehungen im Vergleich mit einem handelsüblichen Motor mit gleichem Zylinderinhalt der nur eine Leistung von 6 bis 9 Pferdekräfte je nach dem Hersteller bei dem selben Verbrauch liefert.

Man wird ausserdem feststellen, dass die guten handelsüblichen Motore der Dieselgattung 30 bis 35 Pferdekräfte pro Liter erzeugen, wobei die furboaufegladenen Dieselmotore ihrerseits 30 bis 35 PS pro Liter abgeben.

Der Motor gemäss der vorliegenden erfindung erzeugt ein Minimum von 100 Pferdekräfte pro Liter bei einem Verbrauch, der gleich demjenigen eines Motors mit dem> gleichen Zylinderinhalt aber dreimal weniger leistungsfähiger ist.

Man kann diese Leistungen der unmittelbaren Einspritzung von Brennstoff in die Bronnkammer 2 , der konstanten Druckluftversorgung während dem selben Arbeitstakt bei den vorangehend erwähnten kritischen Einlass-und Auslassdauern zuschreiben.

Bei dem dargestellten Beispiel beträgt die Höhe jeder Einlassöffnung 39 mm, diejenige jeder Auslassöffnung beträgt 34 mm, wobei der untere Rand jeder Einlass- bzw. Auslassöffnung 6, 7 mit dem unteren Totpunkt zusammenfällt, wobei die Gesamteinlassfläche

2 2

15,38 mm und diejenige, die dem Auslass entspricht 7,69 mm beträgt. Der Kolbenhub beträgt 72 mm.

Man wird ebenfalls begreifen, dass die Schmierung der beweglichen

VS

Bestandteile in dem unteren Gehäuse durch Olspritzen oder durch den Druck einer Ölpumpe durchgeführt wird. Bei dem Motor beschränkt sich die Schmierung auf die Schmierung der Lagernder Kurbelwelle und der Pleuelstange (kolbenseitiger und kurbelwellenseitiger Kopf), der Kugellager. Die Abdichtung des unteren Kolbenteiles und des unteren Gehäuseteiles wird durch einen den Olaufstieg verhindernden Ölabstreifring 28 gewährleistet, der unterhalb der Auslassöffnung 7 also des Auslasses 6 am oberen Totpunkt liegt. Aus diesem Grund ist die Höhe des Kolbens grosser als der Hub des Slabstreifringes .

Weitere Dichtungsringe 30, 32 sind ebenfalls in herkömmlicher Weise zur Abdichtung genegüber der Gase der Brennkammer 2 vorgesehen.

Der Kolben kann eine herkömmliche Gestalt für die Verwendung eines schweren Brennstoffes haben, während in den Fallen eines leichten Kraftstoffes, der Kolben flach oder gewölbt sein kann je nach der gewünschten Verdichtung.

Die Erfindung umfasst natürlich alle Mittel, die technische Aequivalente der beschriebenen Mittel sind, sowie deren verschiedenen Kombinationen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Iy Verfahren zum Verbessern des Betriebes einer Brennkraftmaschine mit kurzem Arbeitstakt, mit wenigstens einem eine Brennkammer abgrenzenden , mit wenigstens einer Lufteinlassöffnung und wenigstens einer Verbrennungsgasauslassöffnung versehenen Zylinder, wobei die besagten Offnungen in der Seitenwandung des Zylinders angeordnet sind, wobei ein Kolben mit zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt hin-und hergehender Bewegung in den besagten Zylinder angeordnet ist und während seiner Bewegung jede der besagten Öffnungen verschliesst oder aufdeckt, wobei der besagte Kolben mit einer Kurbelwelle duch ein herkömmliches Pleuelstangensystem verbunden ist, wobei es eine Verdichtung und eine Explosion bei jeder Aufwärtsbewegung des Kolbens zum oberen Totpunkt hin, eine Einspritzung von Luft eine sogenannte aufgeladene Einspritzung in den Zylinder unter Druck und eine Brennstoffeinspritzung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zur vollkommenden Vereinfachung der Gestaltung des Motors insbesondere durch Beschränkung der beweglichen Bestandteile auf ein Minimum, man jeden Zylinder ohne Ventil, Verschlussvorrichtung,Regler oder dgl. derart vorsieht, dass die Einlassöffnung und die Auslassöffnung frei offen sind, man ständig Luft unter Druck in Richtung auf die Einlassöffnung hin einspritzt, man den Brennstoff unmittelbar in den Zylinder unabhängig von der Luft einspritzt, man die Lage der Einlassöffnung in Bezug auf die Auslassöffning derart vorsieht, dass die Einlassöffnung durch den Kolben während einem grösseren Drehwinkel der Kurbelwelle aufdeckt als der Drehwinkel der Kurbelwelle für welchen die Auslassöffnung ebenfalls durch den Kolben freigelegt wird, um ausserdem den Lufteinlass vor dem Auslass anzufangen und den Lufteinlass nach dem Auslass zu beenden, wobei vorzugsweise der Drehwinkel der Kurbelwelle während welchem die Einlassöffnung durch den Kolben freigelegt ist, grosser als 180° ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der

Drehwinkel der Kurbelwelle während welchem die Einlassöffnung durch den Kolben aufgedeckt wird, zwischen ungefähr 200 und 220° liegt, wobei er symmetrisch in Bezug auf den unteren Totpunkt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkel der Kurbelwelle während welchem die Auslassöffnung durch den Kolben aufgedeckt wird, um ungefähr 10 bis 60° und vorzugsweise um ungefähr 20 bis 40° kleiner als der Drehwinkel der Kurbelwelle für welchen die Lufteinlassöffnung durch den Kolben freigelegt wird, ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkel der Kurbelwelle während welchem die Auslassöffnung durch den Kulben aufgedeckt wird, zwischen 170 und weniger als 180° liegt, wobei er symmetrisch in Bezug auf den unteren Totpunkt ist.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die Verdichtung der Luft mit Hilfe eines vorzugsweise durch die Kurbelwelle angetriebenen Verdichters bzw. Aufladers durchführt, so dass der Luftdruck von der Drehzahl des Motors abhängig ist.
6. Verfahren nach einem der Anpsrüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Totpunkt der Kolben sich im Bereich des unteren Randes der Auslassöffnung und vorzugsweise auch gleichzeitig des unteren Randes der Einlassöffnung befindet.
7. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtquerschnitt der Lufteinlassöffnung bzw -öffnungen im wesentlichen zweimal so gross ist wie derjenige der Auslassöffnung bzw.-öffnungen.
8. Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Höhe jeder Einlassöffnung in Bezug auf den Hub des Kolbens zwischen ungefähr 0,45 und ungefähr 0,65 liegt , während das Verhältnis der Höhe jeder Auslass-

öffnung in Bezug auf den Kolbenhub zwischen ungefähr 0,4OJ und ungefähr 0,55 liegt, wobei das Verhältnis bezüglich der Auslassöffnung kleiner als das Verhältnis bezüglich der Einlassöffnung ist.
9. Brennkraftmaschine mit verbessertem Betrieb, mit kurzem Arbeitstakt und mit vereinfachtem Aufbau, mit wenigstens einem eine Brennkammer (2) abgrenzenden mit wenigstens einer Lufteinlassöffnung (6) und wenigstens einer Verbrennungsgasauslassöffnung (7) versehenen Zylinder (1), wobei die besagten Offnungen in der Seitenwandung des Zylinders angeordnet sind, wobei ein Kolben (3) mit zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt hin-und hergehender Bewegung in dem besagten Zylinder angeordnet ist, wobei der besagte Kolben mit einer Kurbelwelle (4) durch ein herkömmliches Pleuelstangensystem (5) verbunden ist, wobei die Lufteinlassöffnung (6) nach oben des Zylinders in Bezug auf die Auslassöffnung versetzt ist, wobei eine Einspritzung von Luft unter Druck, eine sogenannte aufgeladene Einspritzung in den Zylinder bewirkenden Lufteinspritzmittel (10) vorgesehen und Brennstoffeinspritzmittel (18) auch vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zylinder (1) ohne Ventil, Verschlussvorrichtung oder Regler oder dgl. ist, derart, dass die Einlassöffnung (6) und die Auslassöffnung (7) ständig frei offen sind, wobei die Lufteinspritzmittel (10) ständig Luft unter Druck in Richtung auf die Einlassöffnung (6)hin zuführen, der Drehwinkel der Kurbelwelle (4) während welchem die Einlassöffnung (6) durch den Kolben (3) aufgedeckt wird, grosser ist als der Drehwinkel der Kurbelwelle während welchem die Auslassöffnung (7) durch den Kolben (3) freigelegt wird.
10. Motor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurbelwellendrehwinkel während welchem die Einlassöffnung durch den Kolben aufgedeckt wird, um ungefähr 10 bis ungefähr 60 Grad grosser als der Kurbelwellendrehwinkel, während welchem die Auslassöffnung durch den Kolben freigelegt wird, ist, wobei der Kurbelwellendrehwinkel , während welchem die Einlassöffnung durch den Kolbemfreigelegt wird, grosser als 180° ist.

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11. Motor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurbelwellendrehwinkel während welchem die Einlassöffnung durch den Kolben aufgedeckt ist, zwischen 200 und 220° liegt und symmetrisch in Bezug auf den unteren Totpunkt angeordnet ist, während der Kurbelwellendrehwinkel , während welchem die Auslassöffnung durch den Kolben freigelegt wird, zwischen ungefähr 170° und weniger als 180° liegt.
12. Motor nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Rand (7a) der Auslassöffnung (7) sowie vorzugsweise der untere Rand (6a) der Einlassöffnung (6) in der Weise vorgesehen sind, dass sie sich im Bereich des unteren Totpunktes des Kolbens befinden.