DE3637811A1

DE3637811A1 - Four-stroke reciprocating piston internal combustion engine

Info

Publication number: DE3637811A1
Application number: DE19863637811
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl Ing Dr Laimboeck
Original assignee: Steyr Daimler Puch AG
Current assignee: Steyr Daimler Puch AG
Priority date: 1985-11-08
Filing date: 1986-11-06
Publication date: 1987-05-27
Also published as: JPS62135614A; AT384080B; ATA322985A

Abstract

A four-stroke reciprocating piston internal combustion engine is designed with precompression of the charge in the crankcase (2) by the working piston (1). The crankcase (2) is connected by a controlled line (4) to the combustion chamber (3). In order to compensate for the inertial forces and to achieve an improved volumetric efficiency and a compact construction, an auxiliary piston (9), likewise serving for precompression, is provided. This auxiliary piston (9) is driven by the crankshaft (6a) in the opposite direction to the working piston (1). The products of the oscillating masses associated with the two pistons (1, 9) and of the respective crank radius are equal. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Viertakt-Hubkolben brennkraftmaschine mit Vorverdichtung der Ladung im Kurbelge häuse durch den Arbeitskolben, wobei das Kurbelgehäuse mit dem Brennraum in gesteuerter Leitungsverbindung steht.The invention relates to a four-stroke piston Internal combustion engine with pre-compression of the charge in the crankcase through the working piston, the crankcase with the combustion chamber is in a controlled line connection.

Eine solche Viertakt-Hubkolbenbrennkraftmaschine ist bereits bekannt (US-PS 39 73 532). Dabei wird beim Kolbenweg zum oberen Kolbentotpunkt Luft oder Kraftstoff-Luftgemisch über ein Klap penventil od.dgl. in das Kurbelgehäuse angesaugt, bei der Rück bewegung des Kolbens vorverdichtet und über ein weiteres Klap penventil od.dgl. und eine Verbindungsleitung zum Einlaßventil der Brennkraftmaschine gefördert. Diese Ausführung hat den Zweck, einen höheren Füllungsgrad als bei Brennkraftmaschinen ohne Vorverdichtung zu erreichen. Bei der bekannten Konstruk tion ist nun keine Maßnahme getroffen, um einen Massenausgleich erster bzw. zweiter Ordnung zu erreichen. Außerdem ergibt sich eine verminderte Vorverdichtung und Liefermenge, weil nur der Arbeitskolben als Pumpenglied wirkt und das Kurbelgehäuse ein zu großes Schadvolumen aufweist.Such a four-stroke reciprocating internal combustion engine is already known (US-PS 39 73 532). The piston path becomes the upper one Piston dead center air or fuel-air mixture via a clap pen valve or the like sucked into the crankcase at the rear movement of the piston pre-compressed and via another flap pen valve or the like and a connection line to the inlet valve promoted the internal combustion engine. This version has the Purpose, a higher degree of filling than in internal combustion engines to achieve without pre-compression. In the known construct tion is now no measure to mass balance to achieve first or second order. It also results a reduced pre-compression and delivery quantity because only the working piston acts as a pump element and the crankcase has too much damage volume.

Es ist zwar auch schon eine Konstruktion bekannt (US-PS 41 85 597), bei der an der starren Kolbenstange des Arbeitskol bens ein Hilfskolben vorgesehen ist, an dem erst das Pleuel des Kurbeltriebes angreift. Der Raum zwischen den beiden gleichachsigen Kolben ist durch eine hohle Trennwand unter teilt, in die Klappenventile von den beiden Teilräumen führen und deren Hohlraum seinerseits über eine entsprechende Leitung mit dem Einlaßventil des Brennraumes verbunden ist. Hier wird also nicht das Kurbelgehäuse zur Vorverdichtung herangezogen, sondern es ergibt sich beiderseits der Trennwand je ein Ver dichterraum in denen der Arbeitskolben einerseits und der Hilfskolben anderseits wechselweise zur Wirkung kommen. Zwar wird hier der Füllungsgrad des Brennraumes verbessert, jedoch ergibt sich durch die starre Verbindung der beiden Kolben mit gemeinsamem Pleuel eine besonders ungünstige Konstruktion hin sichtlich der oszillierenden Massen. Außerdem werden die Ab messungen in Richtung der Kolben- bzw. Zylinderachse wesentlich vergrößert, was auch eine entsprechende Gewichtsvermehrung der Maschine mit sich bringt.A construction is already known (US-PS 41 85 597), on the rigid piston rod of the working col bens an auxiliary piston is provided on which only the connecting rod of the crank mechanism attacks. The space between the two coaxial piston is under by a hollow partition divides, lead into the flap valves from the two compartments and its cavity in turn via a corresponding line is connected to the inlet valve of the combustion chamber. Here will so do not use the crankcase for pre-compression, but there is a Ver on both sides of the partition seal space in which the working piston on the one hand and the Auxiliary pistons, on the other hand, come into effect alternately. Though the degree of filling of the combustion chamber is improved here, however results from the rigid connection of the two pistons common connecting rod a particularly unfavorable construction visibly the oscillating masses. In addition, the Ab measurements in the direction of the piston or cylinder axis are essential enlarged, which is also a corresponding increase in weight of the Machine.

Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und eine Viertakt-Hubkolbenbrennkraftmaschine der eingangs geschilderten Art zu schaffen, bei der die Mas senkräfte erster und zweiter Ordnung ausgeglichen sind, ein verbesserter Füllungsgrad erreicht wird und sich eine kompakte Bauart ergibt.The invention is therefore based on the object of these deficiencies eliminate and a four-stroke reciprocating internal combustion engine to create the type described above, in which the Mas First and second order forces are balanced improved degree of filling is achieved and a compact Type results.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß in an sich bekannter Weise ein ebenfalls der Vorverdichtung die nender Hilfskolben vorgesehen ist, daß der Hilfskolben von der Kurbelwelle gegenläufig zum Arbeitskolben antreibbar ist und daß die Produkte aus den den beiden Kolben zugehörigen oszillierenden Massen und dem jeweiligen Kurbelradius gleich sind.The invention solves this problem in that in in a manner known per se, also the pre-compression Nender auxiliary piston is provided that the auxiliary piston of the crankshaft can be driven in the opposite direction to the working piston and that the products from those belonging to the two pistons oscillating masses and the respective crank radius equal are.

Es wird also nicht nur der Arbeitskolben, sondern auch der Hilfskolben zur Vorverdichtung im Kurbelgehäuse herangezo gen, was selbstverständlich mit der Erhöhung des Füllungsgrades verbunden ist, zumal auch der schädliche Raum im Kurbelgehäuse durch Anordnung beider Kolben herabgesetzt wird. Da die Pro dukte aus den oszillierenden Massen und dem jeweiligen Kurbel radius hinsichtlich beider Kolben gleich sind und die Kolben gegenläufige Bewegungen ausführen, wird der gewünschte Massen ausgleich erster Ordnung erzielt.So it will not only be the working piston, but also the auxiliary piston used for pre-compression in the crankcase gene, which of course with the increase in the degree of filling is connected, especially since the harmful space in the crankcase is reduced by arranging both pistons. Since the pro products from the oscillating masses and the respective crank radius are the same with regard to both pistons and the pistons perform opposite movements, the desired mass first order equalization achieved.

Um auch die Massenkräfte zweiter Ordnung auszugleichen, stehen in weiterer Ausbildung der Erfindung die Pleuellängen und die Kurbelradien bei beiden Kolben im gleichen Verhältnis zueinander. In order to also balance the second order mass forces, the connecting rod lengths are in a further development of the invention and the crank radii in both pistons in the same ratio to each other.

Eine weitere Erhöhung der Vorverdichtung mit ihren bekann ten Vorteilen wird dadurch erzielt, daß der Zylinder des Hilfs kolbens an der dem Kurbelgehäuse abgewandten Seite einen mit einem Ein- und Auslaßventil versehenen Verdichterraum aufweist, von dessen Auslaßventil eine Leitung zum Einlaßventil des Arbeitszylinders führt, so daß der Hilfskolben doppeltwirkend ist.A further increase in pre-compaction with their known ten advantages is achieved in that the cylinder of the auxiliary piston on the side facing away from the crankcase has a compressor chamber provided with an inlet and outlet valve, from the outlet valve a line to the inlet valve of the Working cylinder leads, so that the auxiliary piston double-acting is.

Erfindungsgemäß weist schließlich die Leitungsverbindung zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Verdichterraum des Hilfs kolbens einerseits und dem Brennraum anderseits mindestens das fünffache Hubvolumen des Arbeitskolbens auf. Durch dieses große Volumen der Leitungsverbindung werden füllungsmindernde Druckschwankungen vermieden, womit ebenfalls der Füllungsgrad erhöht wird.Finally, according to the invention, the line connection between the crankcase and the compressor compression space piston on the one hand and the combustion chamber on the other at least that five times the stroke volume of the working piston. Because of this large volumes of the pipe connection reduce the filling Pressure fluctuations avoided, which also means the degree of filling is increased.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar zeigtIn the drawing, the subject of the invention is for example shown, namely shows

Fig. 1 eine Viertakt-Hubkolbenbrennkraftmaschine im Axial schnitt nach der Linie I-I der Fig. 2 und Fig. 1 shows a four-stroke reciprocating internal combustion engine in axial section along the line II of Fig. 2 and

Fig. 2 im Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1. Fig. 2 taken along the line II-II in FIG. 1.

Die erfindungsgemäße Viertakt-Hubkolbenbrennkraftmaschine besitzt einen in einem Arbeitszylinder 1 a gleitenden Arbeits kolben 1, der zur Vorverdichtung der Ladung im Kurbelgehäuse 2 herangezogen wird. Das Kurbelgehäuse 2 steht mit dem Brenn raum 3 der Brennkraftmaschine über eine Leitung 4 in Verbin dung, die zum nicht dargestellten Einlaßventil führt. Das Kurbelgehäuse weist einen aus einem Ansaug- und einem Auslaß ventil bestehenden Klappenventilsatz 5 auf. Neben der Kurbel wange 6 der Kurbelwelle 6 a für den Arbeitskolben 1 ist ein gegengleich zur Kurbel angeordneter Exzenter 7 mit einem Pleuel 8 für einen Hilfskolben 9 vorgesehen, der also von der Kurbel welle 6 a gegenläufig zum Arbeitskolben 1 angetrieben wird und ebenfalls der Vorverdichtung der Ladung im Kurbelgehäuse 2 dient. Die Produkte aus den den beiden Kolben 1, 9 zugehöri gen oszillierenden Massen und dem jeweiligen Kurbelradius sind gleich und die Pleuellängen und die Kurbelradien stehen im gleichen Verhältnis zueinander. The four-stroke reciprocating internal combustion engine according to the invention has a in a working cylinder 1 a sliding Working piston 1, which is used for pre-compression of the charge in the crankcase. 2 The crankcase 2 is connected to the combustion chamber 3 of the internal combustion engine via a line 4 in connec tion, which leads to the intake valve, not shown. The crankcase has a flap valve set 5 consisting of a suction and an outlet valve. In addition to the crank cheek 6 of the crankshaft 6 a for the working piston 1 , an eccentric 7 arranged opposite to the crank is provided with a connecting rod 8 for an auxiliary piston 9 , which is thus driven by the crank shaft 6 a in opposite directions to the working piston 1 and also the pre-compression of the Charge in the crankcase 2 is used. The products from the two pistons 1 , 9 associated oscillating masses and the respective crank radius are the same and the connecting rod lengths and the crank radii are in the same relationship to each other.

Der Zylinder 10 des Hilfskolbens 9 weist an der dem Kurbel gehäuse 2 abgewandten Seite einen ebenfalls mit einem Ein und Auslaßventilsatz 11 versehenen Verdichterraum 12 auf, von dessen Auslaßventil eine Leitung 13 zum Arbeitszylinder 1 a bzw. zum Brennraum 3 führt. Die Leitung 13 und die Leitung 4 weisen zusammen ein Volumen auf, das mindestens das Fünffache des Hubvolumens des Arbeitskolbens 1 beträgt.The cylinder 10 of the auxiliary piston 9 has, on the side facing away from the housing to the crank 2 is also provided with a a A 11 and Auslaßventilsatz compressor chamber 12, from its outlet line 13 to the working cylinder 1 a and leads to the combustion chamber. 3 The line 13 and the line 4 together have a volume that is at least five times the stroke volume of the working piston 1 .

Claims

1. Four-stroke reciprocating internal combustion engine with pre-compression of the charge in the crankcase by the working piston, the crankcase being connected to the combustion chamber in a controlled line connection, characterized in that a pre-compression auxiliary piston ( 9 ) is also provided in a manner known per se that the Auxiliary piston ( 9 ) from the crankshaft ( 6 a) can be driven in the opposite direction to the working piston ( 1 ) and that the products from the oscillating masses associated with the two pistons ( 1 , 9 ) and the respective crank radius are the same.

2. Reciprocating internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the connecting rod lengths and the crank radii in both pistons ( 1 , 9 ) are in the same relationship to each other.

3. reciprocating internal combustion engine according to claim 1 or 2, as by in that the cylinder of the (10) of the auxiliary piston (9) to the crankcase (2) side facing away from a provided with an inlet and outlet valve (11) compressor chamber (12), from whose outlet valve a line ( 13 ) leads to the inlet valve of the working cylinder ( 1 a) .