DE3837660A1

DE3837660A1 - Hubkolbenverbrennungsmotor mit einer zwangsweisen be- und entlueftung waehrend einer kurbelwellenumdrehung

Info

Publication number: DE3837660A1
Application number: DE19883837660
Authority: DE
Inventors: Ernst G Mueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-11-05
Filing date: 1988-11-05
Publication date: 1990-05-10

Description

Die Erfindung betrifft einen Hubkolbenverbrennungsmotor mit einer Zwangsbe- und einer Zwangsentlüftung.

Dieser Motor hat pro Kurbelwellenumdrehung einen Arbeitstakt gleich dem Arbeitsverfahren von Zweitaktmotoren, ist aber wie ein Viertaktmotor durch eine klare Trennung von Kurbelgehäuse und Arbeitszylinder gekennzeichnet.

1. Die Arbeitsweise des Zweitaktmotors ist hinreichend bekannt und bedarf keiner eingehenden Erläuterungen. Sein Prinzip besteht darin, daß alle Arbeitsphasen in einer Kurbelwellenumdrehung stattfinden.
Die Nachteile dieser Arbeitsweise sind:
- - die Frischölversorgung des Kurbelwellentriebes
- - die damit verbundene zusätzliche Belastung des Abgases durch mitverbranntes Schmieröl
- - der hohe Kraftstoffverbrauch durch die nicht einwandfreie Trennung von Abgas und Frischgas
- - daraus wiederum resultiert eine zusätzliche Belastung des Abgases durch nichtverbrannte Frischgase.
2. Die Arbeitsweise des Viertaktmotors, auch sie ist bekannt und muß nicht näher aufgeführt werden. Der Viertaktmotor hat eine klare Trennung von Kurbeltrieb und Arbeitszylinder. Er benötigt um sich vom Abgas zu entsorgen und mit Frischgas zu versorgen, eine Kurbelwellenumdrehung mehr.
Die Nachteile des Viertaktmotors:
- - niedrigere Literleistung im Vergleich zum Zweitaktmotor
- - unharmonischer Lauf durch die zusätzliche Kurbelwellenumdrehung für das Ansaugen und Ausstoßen
- - schlechtere Leistungscharakteristik

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hubkolbenverbrennungsmotor zu entwickeln, welcher in dem mechanischen Aufbau eines Viertakters den Verbrennungsablauf eines Zweitakters enthält, wobei die Versorgung mit Frischgas und die Entsorgung von Abgas zwangsweise von außen - es fehlt die zusätzliche Kurbelwellenumdrehung zum Abgasausstoß und zur Frischgaszuführung, aber auch das Pumpsystem zwischen Kurbelgehäuse und Arbeitszylinder des Zweitaktmotors - mit Hilfe eines mechanischen Laders oder Kompressors geschieht.

Lösung der Aufgabe bzw. detaillierte Darstellung der Funktionen des Bi-Motors

Fig. 1 Die Ventile sind geschlossen, die Verbrennung hat stattgefunden und der Kolben bewegt sich in Richtung des Kurbelwellentriebes.

Fig. 2 Kurz vor dem erreichen des unteren Totpunktes, dieser Zeitpunkt wird bestimmt durch die Gasdruckverhältnisse im Zylinder, öffnen sich nacheinander Auslaß- und Einlaßventil. Das Auslaßventil öffnet kurz vor dem Einlaßventil, um den noch vorhandenen Überdruck aus dem Verbrennungsprozeß vor der einströmenden Frischluft abzubauen. Durch das geöffnete Einlaßventil wird Frischluft in den Zylinder gepreßt und diese Frischluft verdrängt das Abgas durch das noch geöffnete Auslaßventil. Diese Phase im Ablauf des Bi-Motors ist die entscheidende. Durch das Einpressen der Frischluft und das damit verbundene verdrängen der Abgase mit Hilfe eines Laders oder Kompressors von außen, wird hier eine Kurbelwellenumdrehung eingespart.

Fig. 3 Der Kolben verläßt den unteren Totpunkt und bewegt sich in Richtung Zylinderkopf. In dieser Phase schließt das Auslaßventil. Dieser Zeitpunkt ist abhängig, vom bis dahin stattgefundenen Austausch zwischen Frischluft und Abgas.

Fig. 4 Der Kolben bewegt sich weiter in Richtung Zylinderkopf, wobei das Einlaßventil weiter geöffnet ist. Das Schließen des Einlaßventils richtet sich nach dem Druck, der den Kolben nach dem verlassen des unteren Totpunktes auf dem Weg in Richtung Zylinderkopf aufbaut. In dem Moment, in dem der aufgebaute Kolbendruck gleich dem eingepreßten Frischluftdruck ist, wird das Einlaßventil geschlossen. Bevor jedoch das Einlaßventil schließt, muß vorher der Kraftstoff durch die hinter dem Einlaßventil sich befindende Einspritzdüse in den Zylinder zerstäubt werden.

Fig. 5 Der Kolben verdichtet das Kraftstoff-Luftgemisch bis zum oberen Totpunkt, in welchem es durch eine zentral angeordnete Zündkerze zur Verbrennung gebracht wird.

Dieser Ablauf, in den Fig. 1-5 aufgezeigt, ist mit geringfügigen Modifikationen für alle Energieträger geeignet. Energieträger wie Gas, Benzin, Diesel, Wasserstoff usw.

Weitere Ausgestaltung der Erfindung

Vorstellbar ist auch bei diesem Hubkolbenverbrennungsmotor mit Zwangs- und Entlüftung oder Bi-Motor genannt, daß anstelle der Einspritzung hinter dem Einlaßventil eine Direkteinspritzung in den Zylinderkopf erfolgt. Wobei der zentrale Platz in der Mitte des Zylinderkopfes dann von der Einspritzdüse eingenommen wird. Die Zündkerze verläßt den zentralen Platz, aber statt einer Zündkerze werden dann zwei Zündkerzen seitlich angeordnet, was auch der Belastung durch die hohe Taktfrequenz zu Gute käme.

Darüber hinaus kann auch der Ventiltrieb durch eine Umstellung von zwei auf vier Ventile verbessert werden. Durch einen Vierventilzylinderkopf wäre ein schnellerer Gasaustausch möglich. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit durch ein wechselseitiges beaufschlagen der einzelnen Ventile mit einer doppelten Nockenzahl auf der Nockenwelle, die mögliche Drehzahl zu verdoppeln.

Vorteile des Bi-Motors gegenüber dem Zweitaktmotor

- druckfreies Kurbelgehäuse
- Verhinderung von Frischgasverluste durch die Verlegung des Einspritzzeitpunktes von Kraftstoff nach dem schließen des Auslaßventils
- Frischölschmierung entfällt
- keine Ölverluste und Ölverbrennung da keine Einströmöffnungen in der Zylinderwand sind.
- niedrigerer Verbrauch durch Kraftstoffeinspritzung und genauer Definition des Einspritzzeitpunktes
- kein unverbranntes Kraftstoffgemisch im Auspuff da keine Überschneidung von Frischgas und Abgas möglich ist.

Vorteile des Bi-Motors gegenüber dem Viertaktmotor

- pro Zylinder und Kurbelwellenumdrehung ein Arbeitstakt
- eine Verdoppelung des Gleichförmigkeitsgrades
- bessere Leistungscharakteristik
- höhere spezifische Literleistung
- geräuschärmerer Verbrennungsverlauf

Claims

1. Hubkolbenverbrennungsmotor mit einer Zwangsbelüftung und gleichzeitiger Zwangsentlüftung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den zwei Bewegungsphasen eines Kolbens bei einer Kurbelwellenumdrehung, im unteren Totpunktbereich eine von außen stattfindende Zwangsbelüftung und gleichzeitig eine Zwangsentlüftung stattfindet.

2. Hubkolbenverbrennungsmotor mit einer Zwangsbelüftung und gleichzeitiger Zwangsentlüftung, dadurch gekennzeichnet, daß in dem mechanischen Aufbau eines Viertaktmotors, das Arbeitsprinzip eines Zweitaktmotors abläuft.

3. Hubkolbenverbrennungsmotor mit einer Zwangsbelüftung und gleichzeitiger Zwangsentlüftung, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorteile beider Motorensysteme, Zwei- und Viertakt, durch die Zwangsbe- und Entlüftung, in einem Motor, für alle Energiearten vereint werden.